【摘要】：鋰硫電池由于具有較高的理論比容量和理論比能量而成為目前最具開發(fā)前景的二次電池體系之一。然而,鋰硫電池在充放電過程中產(chǎn)生的可溶于電解液的中間產(chǎn)物多硫化物以及多硫化物的穿梭效應,導致了活性物質硫利用率低、電池容量衰減快等問題,這些都嚴重阻礙了鋰硫電池的發(fā)展。在這項研究中,我們報道了用帶正電荷的無機二維納米材料作為修飾層涂布在常規(guī)PP隔膜上,使其在物理屏障限制和化學捕獲協(xié)同作用下有效抑制中間產(chǎn)物多硫化物的穿梭效應,從而提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。值得注意的是,在物理和化學的協(xié)同作用下,修飾層密度可最小化到約為0.018 mg cm~(-2),且厚度只有20-30 nm,修飾層用量遠低于最近報道的大部分文獻記錄值。與此同時,修飾層的超低用量在改善鋰硫電池性能的基礎上不降低電池的能量密度。該工作為有效提高鋰硫電池的循環(huán)性能提供了一種簡單廉價并且有效的方法。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TM912
【圖文】：

中間用 PP 隔膜將正負極隔開，并用液體電解質作為離子傳輸?shù)妮d體。圖1-1 是一個典型的鋰硫電池充放電曲線圖6。電池在放電過程中會出現(xiàn)兩個放電平臺，其中，高放電平臺電壓在 2.4 V 左右，低放電平臺電壓在 2.0 V 左右。這兩個放電平臺分別對應了電池中的兩個還原反應，即活性材料由長鏈多硫化物（Li2Sx，4≤x）還原為短鏈多硫化物，再由短鏈多硫化物（Li2Sx，x≤4）還原為 Li2S2或者 Li2S。在與放電過程所對應的充電過程中也會觀察到兩個平臺，電壓分別位于 2.2 V 和 2.5 V。圖 1-1 典型的鋰硫電池充放電曲線圖6Fig. 1-1 A typical charge discharge profile in a traditional liquid Li S cell.6根據(jù)鋰硫電池充放電過程中的轉化機制

a）有序 PMMA 掃描電鏡圖像（b）二氧化硅反蛋白石結構的掃描 OMC 掃描電鏡圖像（d）S-BMC/S-70-W 的電池循環(huán)性能曲線圖) ordered PMMA spheres with an inset at higher magnification, (b) sture with an inset at higher magnification, and (c) OMC spheres ord(d) Discharge and charge capacity of S-BMC/S-70W.14g 等16報道了使用無序碳納米管（DCNTs）制備硫/無序碳納米管來改善鋰硫電池的電化學性能。氣化硫能夠很容易擴散進 DC僅是活性物質硫的載體，而且還能阻礙電解液的中多硫化物的擴管（SDCNT）復合材料的制備方法是將硫與碳的混合液滴在無序后用真空烘箱分別在 160℃（SDCNT-160），300℃（SDCNT-30-500）條件下加熱。用 SDCNT-160 電極材料組裝的鋰硫電池其

池在 100 個循環(huán)后容量保持率為 73%，庫倫效率為 96%。這溫處理硫會滲透進無序碳中，從而避免了硫與電解液的直接接維碳材料的典型代表，石墨烯（Graphene）由于具有高的電導廣泛運用于鋰硫電池中作為電極材料的導電劑以及聚硫化物的制備了石墨烯-硫-石墨烯三明治結構（圖 1-5），其中一層附著膜作為電池的集流體（GCC），活性硫的負載量高達 70%；常規(guī) PP 隔膜上（G-separator）。在這個三明治電極結構中，供了高的電導率，在鋰硫電池充放電循環(huán)過程中限制了硫的體的多硫化物的容器，有效抑制了電池循環(huán)過程中的穿梭效應，能。結果表明，該電池首次放電容量高達 1345 mAh g-1，電池容量仍保持在 1000 mAh g-1以上。不僅如此，GCC 擁有比鋁度，使得鋰硫電池的能量密度有所提高。該工作為改善鋰硫電一個有效便捷的方式。

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