基于碳-硫復合正極材料高性能鋰硫電池研究.pdf

1、在鋰硫電池系統(tǒng)的研究中，將高導電性碳骨架與絕緣性硫單質進行復合是制備高能量密度正極材料非常有效的方法。本文中，選擇具有優(yōu)越力學特性，高導電性，和具有多級孔結構的多壁碳納米管(CNT)，中空石墨烯納米球(GS)，和超長碳納米管(LCNT)作為三維導電網(wǎng)絡制備碳硫復合正極材料，并進行了鋰硫電池性能的研究。中空石墨烯球具有相對封閉的孔結構能夠：（1）負載一定量的硫單質，（2）承受循環(huán)過程中的體積膨脹，（3）阻止多硫化物的擴散，減弱飛梭效應；多

2、壁碳納米管具有優(yōu)越力學強度和導電性；超長碳納米管具有很好的柔性和長程導電性。
　　實驗中，通過共熱的方法制備了 GS/S復合材料（GS/S）。然后，涂膜法制備 CNT/GS/S復合正極片。通過溶液處理方法將高導電性的 LCNT和具有中空結構的GS-S進行有效組合制備了無粘結劑無集流體的自支持柔性正極。結果表明這兩種設計方法極大的提高了鋰硫電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　此外，我們系統(tǒng)制備了硫含量從0.32到4.72 mg c

3、m-2不等的正極片，揭示了硫含量和電化學行為之間的關系。結果表明：當硫含量為0.32 mgcm-2時，電池首圈放電比容量為1288 mAh gS-1（577 mAh gC/S+PVDF-1，84 mAh gC/S+PVDF+Al-1），與其他硫含量的電池相比，硫利用率最高；當硫含量增加為2.02 mg cm-2時，電池首圈放電比容量1215 mAh gS-1（280 mAh gC/S+PVDF-1，547 mAh gC/S+PVDF+A