鋰硫電池正極材料的制備及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著能源危機(jī)的日益加重，以及電子電動(dòng)設(shè)備的迅猛發(fā)展，研究清潔的可持續(xù)能源已逐漸成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。鋰硫電池因其具有高理論比容量(1675 mAh/g)和能量密度(2600 Wh/kg)，被公認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的能源存儲(chǔ)體系之一。同時(shí)，鋰硫電池還具有單質(zhì)硫資源地殼含量豐富，成本低廉和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。然而硫及其放電產(chǎn)物硫化鋰的電子絕緣性，硫放電過程中的產(chǎn)生的中間產(chǎn)物多硫化物易溶于電解液中并向負(fù)極遷移，從而造成的“穿梭效應(yīng)”以及硫電

2、極在充放電循環(huán)中的體積膨脹都嚴(yán)重的影響鋰硫電池的電化學(xué)性能。針對(duì)以上問題，本文主要通過采用將單質(zhì)硫與碳進(jìn)行復(fù)合的方法進(jìn)行改善，主要的實(shí)驗(yàn)有以下三個(gè)方面:
　　1.我們選用生物質(zhì)廢棄物稻殼為原材料經(jīng)過簡(jiǎn)單的煅燒和氫氧化鉀活化，制備了一種SiO2修飾的多孔碳。采用熔融浸漬法制備了碳硫復(fù)合材料，并表征其作為鋰硫電池正極材料的性能。含有SiO2吸附質(zhì)的多孔碳可兼具微孔固硫及化學(xué)吸附雙重固硫作用，表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能。
　　2.我們

3、以生物質(zhì)廢棄物玉米芯為來(lái)源經(jīng)過簡(jiǎn)單的煅燒和氫氧化鉀活化制度，制備了納米片微孔碳。通過熔融浸漬法制備了碳硫復(fù)合材料，并表征其作為鋰硫電池正極材料時(shí)的性能。納米片層的玉米芯微孔碳能夠增加電子的電導(dǎo)率并能縮短離子的傳輸路徑，增大材料與電解液的接觸面積，在合適的粘結(jié)劑海藻酸鈉存在下表現(xiàn)出了優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。
　　3.我們選取廉價(jià)易得的天然高分子材料海藻酸鹽，經(jīng)過簡(jiǎn)單的活化，制備了一系列的比表面積、孔容和孔隙度可調(diào)的富含含氧官能團(tuán)

4、的碳材料。并探討了不同物理結(jié)構(gòu)的碳材料同電性能間的關(guān)系。在碳材料同時(shí)具備合適的孔容及孔結(jié)構(gòu)分布時(shí)，能夠容納活性物質(zhì)體因而獲得了優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能及倍率性能。這些對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)與電化學(xué)性能之間關(guān)系的研究可以很好的指導(dǎo)我們以后對(duì)碳基體材料的合理設(shè)計(jì)。
　　4.我們選取聚丙烯腈為原料，利用可批量化生產(chǎn)的靜電紡絲技術(shù)，制備了一種氮摻雜的碳纖維膜。該碳纖維膜可用作鋰硫電池正極集流體，與硫復(fù)合后可獲得無(wú)導(dǎo)電劑無(wú)粘結(jié)劑的高能量密度的