硫正極在固相單質(zhì)中具有最高的理論比容量(1675 mAh g^-1),同時(shí)具有資源豐富、價(jià)格便宜、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),因而受到了廣泛關(guān)注。鋰硫和鈉硫電池的理論能量密度分別高達(dá)2600 Whkg^-1和1247Whkg^-1,被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的下一代電池體系之一。然而,硫的絕緣性和中間產(chǎn)物多硫化物的可溶性極大地阻礙了鋰/鈉硫電池的發(fā)展。硫的絕緣性導(dǎo)致硫電化學(xué)活性低和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)慢,有效的解決手段是加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué);可溶性的多硫中間產(chǎn)物導(dǎo)致活性物質(zhì)的溶解流失,導(dǎo)致庫(kù)倫效率低和“穿梭效應(yīng)”。因此,本論文主要指針對(duì)鋰硫/鈉硫電池中反應(yīng)動(dòng)力學(xué)慢和多硫化物溶解流失的問(wèn)題,通過(guò)設(shè)計(jì)合適的加速劑和選擇不同的硫復(fù)合正極材料來(lái)調(diào)控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)路徑,從而加快反應(yīng)速率,減少或者抑制多硫化物溶解流失,并探討了加速機(jī)理、反應(yīng)路徑和電化學(xué)性能。本文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.設(shè)計(jì)了一種易于制備的嵌鈷碳納米纖維(Co-CNF)集流體,用于構(gòu)筑高載量、高性能的硫正極,并探討了高硫負(fù)載時(shí)鈷金屬催化劑對(duì)硫氧化還原動(dòng)力學(xué)的影響。研究表明,Co-CNF促進(jìn)了電子和鋰...

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圖1.1各種各樣正極材料的理論比容量(a)，體積能量密度(b)和比能量密度的比較(c)

圖1.1各種各樣正極材料的理論比容量(a)，體積能量密度(b)和比能量密度的比較(c)[1]。Figure1.1Potentialvs.specificcapacitiesofvariouselectrodematerials:(a)gravimetri....

圖1.2(a)鋰硫電池在醚類(lèi)電解液中的電化學(xué)反應(yīng)，(b)典型的雙平臺(tái)特征

電池在醚類(lèi)電解液中的電化學(xué)反應(yīng)，(b)典型的maticoftheelectrochemistryand(b)atypical2–plarofileoflithium–sulfurbatteriesinether–basedelec的反應(yīng)機(jī)理探討其合作....

圖1.3SPAN可能的化學(xué)結(jié)構(gòu)

SPAN可能的化學(xué)結(jié)構(gòu)。(a)結(jié)構(gòu)a，(b)結(jié)構(gòu)b，(c)結(jié)構(gòu)c，(d)結(jié)1.3ProposedchemicalstructuresforSPAN.(a)Structure–a;(b)Stru(c)Structure–c;(d)Structure....

圖1.4SPAN的反應(yīng)機(jī)理推測(cè)

10圖1.4SPAN的反應(yīng)機(jī)理推測(cè)。(a)Li/SPAN綜合的反應(yīng)過(guò)程，(b)Li/SPAN分兩步的反應(yīng)機(jī)理，(c)Li/SPAN存在自由基的反應(yīng)機(jī)理[70-72]。Figure1.4SPANreactionmechanismspeculation.(a)....

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