高能量密度是鋰硫電池較之其他商品化二次電池最為顯著的一項優(yōu)勢,同時其還具有原料成本低、對環(huán)境友好等優(yōu)點,極具發(fā)展和應用前景。但是現(xiàn)階段該電池存在活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)穩(wěn)定性差、庫侖效率低、自放電嚴重等問題,極大制約了其實用化進程,主要原因是充放電中間產(chǎn)物多硫化物形成的“穿梭效應”。由于多硫化物的溶解、擴散與穿梭主要發(fā)生在電解液中,優(yōu)化電解液組成自然成為改善鋰硫電池性能的有效途徑。本論文以雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI）為鋰鹽,采用離子液體、有機醚共溶劑配制一系列鋰硫電池新型功能電解液。系統(tǒng)地研究了各電解液體系的理化性質(zhì)、電池的電化學性能,初步探究了多硫化物的溶解和穿梭抑制機理以及不同溶劑的作用機制。取得了以下階段性成果和進展:（1）不同添加量的氟化醚TTE對咪唑型離子液體（EMITFSI）基電解液理化性質(zhì)和電池電化學性能的的影響:TTE的加入增加了離子電導率,對電解液中的離子遷移有積極的影響。EMITFSI/TTE體系具有良好的阻燃性能、較寬的穩(wěn)定電位窗口,表現(xiàn)出良好的電化學穩(wěn)定性。含TTE的電解液的電池比不含TTE的電解液的電池具有更高的可逆容量、更好的循環(huán)和倍率性能。不足或過量... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Li-S電池工作原理示意圖

圖 1.2 Li-S 電池充放電曲線原理示意圖[10]Fig. 1.2 Discharge-charge property of Li-S battery[10] 60 年代以來，鋰硫電池的研究持續(xù)了將近 60 年，得了些研究成就，但該電池系統(tǒng)仍然存在很多挑戰(zhàn)離真正商業(yè)化還有一段距離。當前鋰硫電池主要存差的離子導電性和電子導電性。在室溫下，活性電子絕緣體，這些都會對電池的性能產(chǎn)生不利的影電過程中有接近 80%的體積膨脹/收縮，這種體積變成急劇的容量衰減。物的穿梭效應帶來的一些問題：一方面，電池自放率低。另一方面會對鋰負極造成連續(xù)腐蝕，影響電電子絕緣的 Li2S2、Li2S 產(chǎn)物在負極表面沉積也會池的放電中間產(chǎn)物易溶于電解液中，增加電解液的物氧化為單質(zhì)硫的動力學過程十分緩慢，隨著循環(huán)

圖 1.3 幾類新型氟化醚的結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1.3 Schematic structural formula of several new types of fluorinated ethers.3.3 添加劑電解液添加劑是提升鋰硫電池性能的重要手段。當前普遍認可的鋰硫電池相對最效的添加劑的是 LiNO3[33]，它通過還原分解促使鋰負極表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，利膜阻止多硫化物與鋰負極的接觸與反應，因而有效抑制了穿梭效應[34]。但是電解液用 LiNO3存在著以下幾個負面問題：1）當首次放電低于 1.6V 時，LiNO3會在正極不可逆還原，所生成還原產(chǎn)物會降低硫正極的氧化還原可逆性[35]；2）LiNO3在正同時反應消耗，導致其對電池的保護作用隨著循環(huán)的進行逐步下降甚至消失[36]；3O3-有強氧化性，存在安全隱患。所以 LiNO3在鋰硫電池中雖然功效明顯，但需謹慎。人們進一步選用各種功能鋰鹽替代 LiNO3用作成膜添加劑。如電解液中的 LiFSI 1.6~2.3 V 時通過還原反應在正負極表面形成保護膜，其成膜過程是在適度高溫的下，由電解液還原產(chǎn)生的 FSI（-F）激發(fā)態(tài)陰離子所引起[17]；添加 LiODFB 能形成

【參考文獻】：
期刊論文
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