隨著人們對電池體系能量密度的追求,鋰硫電池、鋰空氣電池體系被人們越來越多的關注。因為鋰硫電池體系能夠與現(xiàn)有鋰離子電池的工藝更好的結合,因此被認為最有希望產業(yè)化的下一代電池體系。盡管有大量工作對鋰硫電池進行了研究,并且取得了一定的突破,然而硫正極低的電子電導率、飛梭效應、低的倍率性能和活性物質的利用率依然是棘手的問題。另外,復雜的制備方法使得成本效應逐漸顯現(xiàn)出來。此外,目前多數的研究主要集中在低容量的紐扣電池,關于高容量的一體化的柔性Li-S電池體系研究相對欠缺。針對以上這些問題,我們分別對Li-S電池的正極進行了設計開發(fā),隔膜的修飾改進,最后到柔性全電池的制備及其在可穿戴用電設備中的應用進行了初步探索。論文具體分如下四部分:1、概述了鋰硫電池的工作原理,優(yōu)勢和不足�？偨Y了鋰硫電池中正極、負極、隔膜等方面的研究進展,提出了面臨的問題和解決的策略。2、多孔碳化鉬納米棒作為新的鋰硫電池雙功能正極宿主材料。多硫化物的穿梭效應是鋰硫電池的主要障礙。盡管人們已經通過各種方式努力來抑制穿梭過程,但仍然迫切需要具有高電導率的,同時對對多硫化物具有更強吸附能力的材料。在鋰硫電池中,另一個重要問題是硫化鋰... 

【文章來源】：東北師范大學吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池主要應用的領域

普遍認為 Li-S 電池的在循環(huán)過程中需要經歷以下幾個過程：在放電過程中，固冠形的 S8開環(huán)生成鏈狀的 Li2S8，對應著在 2.3 V 左右有第一個放電平臺；隨后轉化為 Li2S6，Li2S4等溶于有機電解液的高階多硫化物，相應在 2.3 V-2.1 V 之第二個放電平臺；第三個放電平臺在 2.1 V 左右，對應著可溶性的多硫化物轉化的 Li2S2/Li2S。隨后的充電過程是上述過程的逆反應。Li2S/Li2S2被氧化形成 Li24～8），不溶于電解液的固體轉化為可溶的高階多硫化物，之后進一步被氧化生單質硫。[3]

圖 1-3 CMK-3 及其硫復合物 CMK-3/S 結構示意圖。i-S 電池的正極材料 S/Li2S 是絕緣體。為了改善 Li-S 電池的電化學性能最直接高正極的電導率。目前為止，碳材料是研究并應用最為廣泛的導電材料。它具電性，化學和電化學性質穩(wěn)定，結構和形貌可調等優(yōu)勢。因此，碳/硫復合物應用研究，同樣也是非常有效的改善 Li-S 電池性能的方式之一。在 Li-S 電池這些碳材料可以用作硫及其衍生物的宿主材料或者包覆材料。其中，開創(chuàng)性工09 年 Nazar 等人開發(fā)的一種高度有序的介孔碳/硫正極并在 Li-S 電池中應用。


本文編號：3549753