以γ-PGA為粘合劑改善硫正極性能的研究.pdf

1、便攜式移動(dòng)電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展迅猛，二次鋰離子電池已難以滿足其高能量密度的需求。目前，人們把目光投向了具有高能量密度的鋰-硫電池（理論體積能量密度可達(dá)2800Wh·L-1），且因單質(zhì)硫價(jià)格低廉和環(huán)境友好的特點(diǎn)，鋰-硫電池已成為最受歡迎的下一代儲(chǔ)能體系。然而，活性物質(zhì)硫的絕緣性、穿梭效應(yīng)、正極在充放電過程中體積應(yīng)變等問題造成電池正極硫/碳比低、循環(huán)壽命短等一系列問題，嚴(yán)重阻礙了鋰-硫電池的商業(yè)化進(jìn)程。考慮到γ-聚谷氨酸分子鏈上功能性官能團(tuán)可

2、以與多硫化鋰之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，有望實(shí)現(xiàn)抑制電池的穿梭效應(yīng)，改善鋰-硫電池性能。本論文以γ-聚谷氨酸為硫正極多功能粘合劑，開展了提高鋰-硫電池性能的系統(tǒng)研究工作，主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　首先，成功地將新型水性粘合劑γ-PGA引入到鋰-硫電池中，提高了硫正極的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明，與PVDF和LA132所制備硫正極對(duì)比，用γ-PGA所制備的硫正極在電池循環(huán)過程中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
　　其次，在硫正極的含硫量為70wt

3、％時(shí)，探究了γ-PGA含量對(duì)電池循環(huán)性能的影響。結(jié)果表明，硫正極中γ-PGA粘合劑量為7wt％，其首次放電比容量較高，循環(huán)80次后，正極的容量保留率為73.4％。探究了γ-PGA為粘合劑的正極高性能化機(jī)理，γ-PGA可以有效抑制充放電過程中所產(chǎn)生的長(zhǎng)鏈多硫化鋰的溶解，正極具有高的離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率。在高電流密度下，正極仍然具有良好的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為。
　　最后，以γ-PGA為粘合劑成功地制備了含硫量高達(dá)77wt％的硫正極。在0.