多孔結構復合材料的制備及鋰硫電池性能研究.pdf

1、廉價、高能量密度的鋰硫二次電池在儲能領域有良好的應用前景。然而，鋰硫電池的成功商用化受制于硫低的電導率、多硫化鋰在有機電解液中的溶解、放電過程中硫的體積膨脹等問題。由碳材料與硫復合得到的碳基含硫正極材料能夠有效提高硫電極的性能，但其循環(huán)性能和庫倫效率仍然較差。本論文制備了具有多孔結構的復合材料來提高鋰硫電池性能，主要研究內容如下：
　　采用葡萄糖水溶液與CNTs水熱反應，制備無定型微孔碳包覆碳納米管的CNT0@C復合材料。將CNT

2、0@C復合材料900℃煅燒，制備微孔碳包覆碳納米管的CNT@C材料。比較兩種碳包覆層對鋰硫電池性能的影響。我們還研究了不同的葡萄糖水溶液濃度對CNT@C-S納米復合材料電化學性能的影響。實驗結果顯示CNT0@C與CNT@C材料可明顯提高鋰硫電池電化學性能。當葡萄糖水溶液濃度為0.05~0.1 mol?L-1時制備的CNT@C-S材料電極的放電容量、庫倫效率和循環(huán)性能最佳。
　　采用二維六方結構的CMK-3介孔碳和三維立方結構的CM

3、K-8介孔碳作為硫的載體制備了CMK-3-S和CMK-8-S納米復合材料，研究不同孔結構的介孔碳對鋰硫電池性能的影響。再通過二氧化鈦包覆CMK-3-S和CMK-8-S進一步提高材料的電化學性能。電化學測試表明，包覆后的材料TiO2/CMK-3-S-2具有較好的電化學性能，800 mA·g-1電流密度下電池第二次放電容量為1133 mAh·g-1，庫倫效率穩(wěn)定在98％以上。同電流密度下TiO2/CMK-8-S-2第二次放電容量為1111

4、mAh·g-1，庫倫效率穩(wěn)定在96%以上。
　　采用TiO2為模板制備多孔碳球PSC，負載硫后，電化學測試結果顯示電池有較高的容量保持率，但是材料PSC-S導電性較差。在制備的多孔碳球中添加碳納米管來提高材料的導電性。電化學測試表明，復合材料PSC-CNT-S導電性良好。800 mA·g-1電流密度下電池第二次放電容量為919 mAh·g-1，庫倫效率保持在96%以上。
　　采用介孔二氧化硅SBA-15作為添加劑添加到CMK