鋰硫電池高性能碳基正極材料設(shè)計(jì)構(gòu)筑及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、鋰硫電池是一類極具發(fā)展前景的新型高容量?jī)?chǔ)能體系，具有理論能量密度高、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，其理論比容量高達(dá)1672mAh g-1，構(gòu)成的鋰二次電池體系理論比能量密度可達(dá)2567Whkg-1，是目前商業(yè)化鋰離子電池的數(shù)倍，在新能源汽車用動(dòng)力電池等新興技術(shù)領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。然而，受限于單質(zhì)硫的絕緣特性及其在電解液中溶解導(dǎo)致的“穿梭效應(yīng)”，鋰硫電池的硫正極活性差、利用率低、容量衰減快，大大限制了其性能發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)以上問(wèn)題

2、，本論文分別基于物理限域和化學(xué)吸附原理，通過(guò)構(gòu)筑高導(dǎo)電性的三維多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)碳/硫復(fù)合正極材料和硫/碳-二氧化錳復(fù)合中空納米結(jié)構(gòu)正極材料，提高電極的荷質(zhì)傳輸動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高效固硫。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)發(fā)展了金屬鹽輔助聚合物自發(fā)泡法構(gòu)筑三維多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)碳材料的技術(shù)策略，進(jìn)一步通過(guò)熔融法負(fù)載硫材料，獲得具有三維多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)的碳/硫復(fù)合正極材料，硫含量達(dá)65 wt.％。得益于其獨(dú)特的納米孔道結(jié)構(gòu)，其中微孔、介孔作為鋰硫反

3、應(yīng)納米反應(yīng)器，物理限域固硫，大孔促進(jìn)離子傳輸動(dòng)力學(xué)，三維碳結(jié)構(gòu)提供連續(xù)電子通路，此類材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在0.5 C電流密度下首次放電比容量高達(dá)950mAhg-1，2-5C大電流密度下，放電比容量可達(dá)620-750mAhg-1，循環(huán)500次以后比容量保持率高達(dá)70％。
　　2)利用硬模板法構(gòu)筑碳包覆極性金屬氧化物二氧化錳中空納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)熔融法將硫材料引入材料中空內(nèi)腔，硫含量進(jìn)一步提高至70 wt.％。此結(jié)構(gòu)中，殼層碳材料