聚合物多孔炭的制備及鋰硫電池性能研究.pdf

1、經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，傳統(tǒng)的脫/嵌型鋰離子電池在能量密度方面，幾乎已經(jīng)達(dá)到了它的理論極限值，但是仍然不能滿足高速發(fā)展的電子工業(yè)和新興的電動(dòng)汽車等行業(yè)的要求，尋找具有更高能量密度的電池系統(tǒng)迫在眉睫。鋰硫電池其理論能量密度高達(dá)2600Wh·kg-1，且成本低廉、環(huán)境友好。有望成為替代鋰離子電池的新一代二次電池。但是鋰硫電池存在單質(zhì)硫的絕緣性、充放電過(guò)程中體積膨脹、容量衰減等問(wèn)題，這些關(guān)鍵問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的實(shí)用化。圍繞硫電極存在的關(guān)鍵問(wèn)題

2、.本論文以發(fā)展高性能硫正極為目的，制備出了具有特殊納米結(jié)構(gòu)的多孔炭材料作為硫的載體，得到炭-硫復(fù)合正極材料，改善鋰硫電池的性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備出具有大比表面積和豐富貫通孔道的聚合物多孔炭(PPC500)。負(fù)載硫之后得到含硫量為75wt％的復(fù)合正極材料SPPC500，單質(zhì)硫在SPPC500體系中分散均勻。但化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明SPPC500正極具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。在0.2C倍率下，首次放

3、電比容量高達(dá)1397.3mAhg-1，達(dá)到理論容量的83.4％。在0.5C下循環(huán)超過(guò)1000圈，平均衰減率為0.074％。
　　2.采用簡(jiǎn)單地聚合反應(yīng)的方法制備了氮原子雜化的聚合物多孔炭(NPPC)，隨后通過(guò)熔融擴(kuò)散的方法得到復(fù)合材料SNPPC。合適的氮含量（4.06wt％）能夠有效地改善載體材料的導(dǎo)電性，同時(shí)氮原子的存在可以增強(qiáng)聚合物多孔炭表面對(duì)聚硫離子的吸附作用，從而有效抑制多硫化的溶解擴(kuò)散。含硫量為72wt％的SNPPC，在