發(fā)布時間：2021-09-21 21:26

　　以有機系介孔碳（SWOAC）作為載體,分別采用升華硫和化學(xué)沉淀法制備的單質(zhì)硫與SWOAC復(fù)合,制備得硫/碳復(fù)合材料,用XRD、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）、恒流充放電和循環(huán)伏安等測試對產(chǎn)物進行分析。以沉淀法制備的單質(zhì)硫制得的復(fù)合材料,用氬氣保護,在150℃下保持5 h、300℃下保持3 h后,電化學(xué)性能較好,以0.2 C在1.5³.0 V循環(huán),首次放電比容量為809.5 m Ah/g,循環(huán)20次保持在801.5 m Ah/g,容量衰減率為1%。 

【文章來源】：電池. 2014,44(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

單質(zhì)硫、SWOAC及硫/碳復(fù)合材料的XＲD圖

⒊戀砹蚣傲?碳復(fù)合材料的FESEM圖Fig.2Fieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM)photographsofSWOAC，precipitatedsulfurandS/Ccomposites從圖2可知，SWOAC的顆粒為棱角分明的碎石片狀，復(fù)合后顆粒增大，尤其是2號、3號復(fù)合材料經(jīng)過熱處理，顆粒變得圓潤，體積變大，可能形成了SWOAC與單質(zhì)硫相互交疊的夾心層。1號和2號復(fù)合材料，沉淀硫的生成直接發(fā)生在碳材料的孔隙或孔間，表面沒有硫薄膜覆蓋。沉淀法制備的硫單質(zhì)的顆粒粒徑較小且均勻，約為80nm，為亞微米級。2.4電化學(xué)性能分析復(fù)合材料的電化學(xué)阻抗譜見圖3。圖3復(fù)合材料的EISFig.3Electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)ofcomposites284

第5期張勝利，等:硫形態(tài)對鋰硫電池硫基復(fù)合材料性能的影響圖3中3種復(fù)合材料的EIS相似，分別由高頻區(qū)的電荷傳遞阻抗(Ｒct)和低頻區(qū)的擴散阻抗組成。2號復(fù)合材料的Ｒct最小，約為10Ω，而1號復(fù)合材料的Ｒct最大，為178Ω。這說明未經(jīng)高溫處理的沉淀硫與碳材料結(jié)合不緊密，活性低，高溫處理后，與碳材料結(jié)合的緊密度提高，導(dǎo)電性增加。復(fù)合材料以0.2C充放電的電化學(xué)性能見圖4。圖4復(fù)合材料以0.2C充放電的電化學(xué)性能Fig.4Electrochemicalperformanceofcompositescharged-dischargedwith0.2C從圖4a可知，放電曲線分別在2.3V和2.1V附近有兩個平臺。2號復(fù)合材料的放電平臺較長，放電電壓較高，放電比容量達(dá)809.5mAh/g，與1號復(fù)合材料的657.1mAh/g相比有所提高;3號復(fù)合材料首次放電比容量為689.1mAh/g，與另外兩種材料相比，庫侖效率較低。這說明沉淀硫經(jīng)熱處理，能更好地負(fù)載在碳材料的碳孔結(jié)構(gòu)中，且不會堵塞碳材料的微介孔，保證了離子和電子的順暢傳導(dǎo)。從圖4b可知，復(fù)合材料的庫侖效率均能達(dá)到80%左右，循環(huán)性能均較好，容量保持率較高。2號、3號復(fù)合材料前4次循環(huán)比容量衰減稍嚴(yán)重，之后趨于穩(wěn)定。這可能是復(fù)合材料表面有裸露的硫單質(zhì)，在充放電過程中生成多硫化鋰，溶解到電解液中，造成不可逆容量損失。2號復(fù)合材料首次放電比容量最高，循環(huán)20次放電比容量為801.5mAh/g，衰減很少，說明表面裸露的少量硫經(jīng)熱處理后，與碳緊密結(jié)合。復(fù)合材料的循環(huán)伏安曲線見圖5。從圖5可知，材料的循環(huán)伏安曲線均表現(xiàn)一個較大的氧化峰和兩個較小的還原峰。兩個還原峰分別在2.3V［S8分子轉(zhuǎn)換成多聚態(tài)硫化鋰Li2Sx(4≤x≤8)］和2.1V［多聚態(tài)硫化鋰被還原成低聚態(tài)硫化鋰Li2Sx(1≤x≤4)］附近。氧化過圖5復(fù)合材料的循?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]含單質(zhì)硫正極復(fù)合材料[J]. 苗力孝,王維坤,王夢佳,段博超,楊裕生,王安邦.  化學(xué)進展. 2013(11)



本文編號：3402519