納微結(jié)構(gòu)鋰硫電池硫碳正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰硫二次電池作為新一代儲能體系，具有綠色環(huán)保，材料來源廣泛，儲能容量高等優(yōu)點(diǎn)，被社會各界廣泛關(guān)注。但其離實(shí)際的商品生產(chǎn)和生活使用還存在一定的應(yīng)用距離。首先，單質(zhì)硫?yàn)閷?dǎo)電絕緣體，不能單獨(dú)作為正極材料使用，其次，充放電過程中的中間產(chǎn)物多硫化物易溶于有機(jī)電解液，發(fā)生穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致正極活性物質(zhì)的消耗，電池電阻的增大，負(fù)極鋰片腐蝕致使電池容量減少，循環(huán)性能下降等破壞性的影響。
　　本文利用吸附性能良好的活性炭和導(dǎo)電性能優(yōu)秀的碳納米管這兩種碳

2、基材料，設(shè)計(jì)構(gòu)造“球”、“網(wǎng)”結(jié)合的高比表面積新型碳基材料，采用高壓釜密封聚四氟乙烯罐和管式爐煅燒兩種方式進(jìn)行混合熱處理，對硫單質(zhì)分別進(jìn)行了單碳材料負(fù)載和混合碳材料負(fù)載，并通過掃描電鏡、熱重分析、紅外分析、XRD等表征手段對碳/硫復(fù)合正極材料進(jìn)行形貌、載硫量、表面官能團(tuán)以及硫顆粒分散狀況的表征，并在0.1C下進(jìn)行充放電測試。
　　分別制備了碳納米管/硫復(fù)合材料(CNTs/S)、活性炭/硫復(fù)合材料(AC/S)和碳納米管-活性炭/硫復(fù)

3、合材料(CNTs-AC/S)三組電池正極材料。在相同碳硫比的制備條件下，通過親水碳納米管/硫、疏水碳納米管/硫復(fù)合材料的TG曲線的對比，得出結(jié)論:親水碳納米管載硫量較高，但疏水碳納米管/硫的放電容量較高，其中載硫量為59.7％的CNTs-B/S-5首次放電比容量最優(yōu)，為183.6mAh·g-1，循環(huán)測試過程中，碳納米管/硫材料在初始幾次的循環(huán)中進(jìn)行的是活化過程，放電容量上下波動大;對不同載硫量的活性炭/硫復(fù)合材料進(jìn)行充放電循環(huán)測試，0.

4、1C循環(huán)20次后容量損失了10％左右，優(yōu)于碳納米管/硫復(fù)合材料，但放電容量卻相對較低;將活性炭和碳納米管按不同比例混合，在相同的碳硫質(zhì)量比(1∶5)制備條件下得到載硫量不同的碳納米管-活性炭/硫復(fù)合材料，隨著碳納米管所占比例的增大，材料的載硫量隨之提高，但碳納米管所占比例最少的CNTs-AC/S-20％的循環(huán)性能最好，其載硫量為60.8％，首次放電比容量為133.6mAh·g-1，0.1C循環(huán)20次后，容量損失14％，循環(huán)穩(wěn)定后（6次）