三維石墨烯基鋰硫電池電極材料制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰硫電池作為一種新型二次電池，相較于普通的鋰離子電池，具有理論比容量高、能量密度高、硫資源豐富、環(huán)境友好、低價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。在可穿戴電子設(shè)備、新能源交通工具等方面極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。然而，由于硫是良好的電絕緣體，且電池充放電循環(huán)過程的中間產(chǎn)物多硫化鋰極易溶解于電解液而造成活性物質(zhì)的流失，以及循環(huán)時(shí)正極硫被還原為硫化鋰再被氧化為硫的過程中產(chǎn)生的體積膨脹/收縮造成的正極結(jié)構(gòu)坍塌，限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?；谝陨侠斫?，為解決鋰硫電

2、池現(xiàn)階段面臨的問題，本文主要開展了以下工作:
　　(1)高密度納米硫-三維石墨烯復(fù)合材料。該復(fù)合材料中的石墨烯薄片具有良好的電子導(dǎo)電性，可以為正極硫和鋰離子的反應(yīng)提供電子;納米級(jí)的硫顆粒具有較大的比表面積有助于其與鋰離子接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng);此外，致密收縮的三維石墨烯結(jié)構(gòu)存在較豐富的閉合的微孔，在不影響離子導(dǎo)電性的同時(shí)，可以更好地容納硫并抑制多硫化鋰向電解液中的溶出和穿梭效應(yīng)，因此可得到較高的放電比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，以0.0

3、5 C倍率實(shí)現(xiàn)初始放電比容量達(dá)1360 mAh/g，為理論比容量的85％;在0.5C倍率下循環(huán)300次之后比容量仍保持在770 mAh/g。
　　(2)納米硫-多孔活性炭/三維石墨烯復(fù)合材料。多孔活性炭/三維石墨烯作為活性硫的載體材料，可以提供介孔包覆微孔的致密的雙層“蓄水池”狀孔結(jié)構(gòu)，在保證硫的合理負(fù)載量的前提下，有望在兩個(gè)界面上對(duì)溶解于電解液的多硫化鋰進(jìn)行阻隔，抑制活性物質(zhì)的流失。通過與具有單層孔結(jié)構(gòu)的硫-活性炭復(fù)合材料及硫-