聚氧化乙烯在鋰硫電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋰硫電池由單質(zhì)硫（具有高理論比容量1675 mAh/g）作正極，金屬鋰作負極，它具有理論比能量高（2600 Wh/kg）、價格低廉、儲量豐富、環(huán)境友好多種優(yōu)點。但是硫電極的中間產(chǎn)物多硫化鋰在有機電解液體系中易溶解引起“穿梭效應(yīng)”，硫電極隨著充放電過程發(fā)生膨脹或收縮使得結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，這些問題導(dǎo)致活性物質(zhì)損失，循環(huán)性能變差，電極容量利用率低等，制約了鋰硫電池的實用化。
　　針對以上問題，考察了聚氧化乙烯、聚四氟乙烯和明膠作粘結(jié)劑對鋰硫電

2、池電化學(xué)性能的影響。聚氧化乙烯作粘結(jié)劑的電極其電化學(xué)性能比明膠和聚四氟乙烯作粘結(jié)劑的電極差，因為聚氧化乙烯在有機電解液中溶脹，使正極結(jié)構(gòu)被破壞。其次明膠比聚四氟乙烯電極的循環(huán)性能好，因為明膠分子中含有極性基團-COOH和-NH2，具有更好的粘結(jié)性和分散性。在0.2 C充放電，明膠電極循環(huán)50次后比容量穩(wěn)定在788 mAh/g。
　　分別使用分子量為1×105、1×106、9.5×106的PEO作粘結(jié)劑，在0.5 C充放電倍率下測試

3、循環(huán)性能，由于低分子量的PEO有利于鋰離子擴散，高分子量的PEO表現(xiàn)出更高的粘結(jié)性能，在兩個條件共同作用下，PEO作粘結(jié)劑的循環(huán)性能隨隨分子量和含量的變化而變化。
　　用物理方法制備了聚氧化乙烯（PEO）包覆的硫/碳復(fù)合材料。與未包覆的硫/碳(含硫量81 wt％)復(fù)合材料相比，PEO聚合物均勻包覆硫/碳復(fù)合材料表面，材料表面更加均勻光滑，單質(zhì)硫不再曝露在材料表面。同時，S/C/PEO材料中單質(zhì)硫和碳之間的接觸性得到有效改善，，形成

4、了良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。PEO膜作為柔性包覆層能有效適應(yīng)硫電極在循環(huán)過程中的體積變化并阻礙聚硫離子擴散到電解液中，從而使硫電極穩(wěn)定性提高、抑制穿梭作用，提高活性物質(zhì)利用率。PEO包覆的硫/碳復(fù)合材料比未包覆的硫/碳復(fù)合材料具有更高的放電比容量和更穩(wěn)定的循環(huán)性能, S/C/PEO復(fù)合材料在1 C放電倍率下的首次放電比容量是989.6 mAh/g，循環(huán)110次后保持648.3 mAh/g，容量保持率為65.5%。在第五圈后其充放電庫倫效率維持在9