鋰-硫電池碳-硫復合材料制備及其電化學性能研究.pdf

1、現(xiàn)今社會對能量密度高，循環(huán)壽命長，成本低和環(huán)境友好電源的需求激勵著科研工作者去尋找具有這種突出性能的新電池體系。鋰-硫電池由于其原材料單質硫的儲量豐富、成本低廉、對環(huán)境友好，并且理論比容量高等優(yōu)點，被譽為下一代二次電池體系的最佳選擇之一。但由于其活性物質單質硫導電性差、放電中間產物多硫離子溶解擴散及單質硫和放電產物密度不同造成的充放電過程中體積膨脹變化大等問題，導致鋰-硫電池的實際放電比容量與理論值有差距，且循環(huán)性能較差。針對這些問題，

2、本文主要制備了兩種碳-硫復合材料，并對其制備方法和電化學性能進行了研究。具體工作有以下幾個方面:
　　1.溶液法沉積單質硫的條件研究。采用液相沉積法，以Fe3+氧化硫代硫酸鹽為原理，按不同的配比和制備流程，制備出四種微米級單質硫。通過對其形貌和電化學性能的測試，確定最佳的制備方案。
　　2.最佳分散劑的選擇。在第一節(jié)實驗確定的最佳的沉積單質硫的方法基礎上，在制備過程中選擇加入聚乙二醇(PEG2000)、十二烷基磺酸鈉(SDS

3、)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)三種不同的分散劑，以制備三種核殼結構的碳-硫復合材料。結果表明:以PEG2000為分散劑的材料，表現(xiàn)出優(yōu)于其他兩種材料的電化學性能。
　　3.碳核接枝核殼結構碳-硫復合材料制備及電化學性能研究。以商業(yè)化的乙炔黑為碳核，通過乙炔黑與濃硫酸和乙酸酐的反應在其表面進行磺酸化接枝磺酸基，然后再接枝高分子PEG，最后通過液相沉積法沉積單質硫，成功合成高硫含量(82.5％)的碳核接枝核殼結構碳-硫復合材料（

4、P-SO3-AB@S）。最后通過電化學性能測試，當極片載硫量為2.5 mgcm-2的情況下，P-SO3-AB@S的首次放電比容量高達1166 mA h g-1，循環(huán)100充放電次后，極片放電比容量為820 mA h g-1，容量保持率高達70％，庫倫效率也接近100％。
　　4.片層狀的碳-硫復合材料制備及電化學性能研究。以蔗糖為碳源，經過濃硫酸的碳化、沉硫及水合肼還原等步驟，合成具有片層結構的碳-硫復合材料，并對其電化學性能進行