發(fā)布時間：2021-10-07 14:58

　　采用水熱高溫高壓法用KOH刻蝕多壁碳納米管（MWCNT）,得到管長較短、管壁多孔的刻蝕MWCNT,用水熱原位沉積法將刻蝕前后的MWCNT與硫復(fù)合。采用SEM、高角度環(huán)形暗場（HAADF）、XRD、比表面積分析、熱重分析（TGA）、循環(huán)伏安和恒流充放電等方法對材料進行測試�？涛gMWCNT與硫復(fù)合均勻,含硫量為80%的刻蝕MWCNT/S具有良好的電化學(xué)性能,在1.5².8 V充放電,0.1 C首次放電比容量為1 118.9 m Ah/g,0.2 C首次放電比容量為717.6 m Ah/g,50次循環(huán)后比容量仍保持在607.6 m Ah/g,循環(huán)穩(wěn)定性良好,庫侖效率可達90%。 

【文章來源】：電池. 2014,44(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

各樣品的SEM圖

碝WCNT中，該峰明顯變寬，說明KOH刻蝕使更多的MWCNT以非晶態(tài)存在。MWCNT/S在26°附近出現(xiàn)單質(zhì)硫與MWCNT的復(fù)合峰，刻蝕MWCNT/S在18°～29°出現(xiàn)與刻蝕MWCNT吻合的、較寬的復(fù)合峰，但MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S均出現(xiàn)了硫單質(zhì)的特征峰，說明在兩種復(fù)合物中，硫均未完全進入MWCNT中，有部分仍負載在管壁外，以晶態(tài)硫的形式存在。在高純氮氣氛圍中，碳硫復(fù)合物中的硫，隨溫度升高熔融開鏈分解成小分子的硫蒸氣，而碳不發(fā)生反應(yīng)，因此可用熱重分析法判斷復(fù)合物中的硫含量。升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的熱重分析(TGA)曲線見圖4。圖4升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的TGA曲線Fig.4Thermogravimetricanalysis(TGA)curvesofsublimedsulfur，MWCNT/SandetchingMWCNT/S從圖4可知，刻蝕MWCNT/S中硫的含量約為80%，稍高于MWCNT/S的78%，說明通過刻蝕、增大比表面積，可提高硫的負載量。2.2電化學(xué)性能MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的首次循環(huán)伏安曲線見圖5。圖5MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S首次循環(huán)的循環(huán)伏安曲線Fig.5CVcurvesofMWCNT/SandetchingMWCNT/Sininitialcycle從圖5可知，曲線均在約2.25V和2.05V出現(xiàn)兩個還原峰，分別對應(yīng)于S8還原成Li2Sn(2＜n＜8)和進一步還原成Li2S2與Li2S;在2.45V出現(xiàn)對應(yīng)于放電產(chǎn)物被氧化成Li2Sn(n＞2)的氧化峰。刻蝕MWCNT/S與MWCNT/S相比，還原峰電位均向正向偏移，氧化峰電位向負向偏移，氧化還原峰之間的電位差減小，說明刻蝕MWCNT/S電極的極化較小，且刻蝕MWCNT/S的氧化峰分裂成兩個小峰，說明刻蝕MWCNT/S電極的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)速度較快［11］。這是因為刻蝕MWCNT管長較短，為Li+和電子提供了良好的快速傳輸通道，且刻蝕MWCNT比表面積較大，與硫復(fù)合均勻，改善了硫正極的導(dǎo)

電池BATTEＲYBIMONTHLY第44卷HAADF分析，結(jié)果見圖2。圖2刻蝕MWCNT/S的HAADF分析Fig.2Highangleannulardarkfield(HAADF)analysisofetchingMWCNT/S由圖2c中C的分布可知，MWCNT經(jīng)過刻蝕后，管壁呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu);由圖2d中S的分布可知，CS2浸泡洗滌后，碳管表面的硫被洗掉，確實有硫進入管徑中，且在刻蝕MWCNT端口處含硫較多。圖3為MWCNT、刻蝕MWCNT、升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的XＲD圖。圖3MWCNT、刻蝕MWCNT、升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的XＲD圖Fig.3XＲDpatternsofMWCNT，etchingMWCNT，sublimedsulfur，MWCNT/SandetchingMWCNT/S從圖3可知，MWCNT在26°出現(xiàn)尖銳的MWCNT特征峰，刻蝕MWCNT中，該峰明顯變寬，說明KOH刻蝕使更多的MWCNT以非晶態(tài)存在。MWCNT/S在26°附近出現(xiàn)單質(zhì)硫與MWCNT的復(fù)合峰，刻蝕MWCNT/S在18°～29°出現(xiàn)與刻蝕MWCNT吻合的、較寬的復(fù)合峰，但MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S均出現(xiàn)了硫單質(zhì)的特征峰，說明在兩種復(fù)合物中，硫均未完全進入MWCNT中，有部分仍負載在管壁外，以晶態(tài)硫的形式存在。在高純氮氣氛圍中，碳硫復(fù)合物中的硫，隨溫度升高熔融開鏈分解成小分子的硫蒸氣，而碳不發(fā)生反應(yīng)，因此可用熱重分析法判斷復(fù)合物中的硫含量。升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的熱重分析(TGA)曲線見圖4。圖4升華硫、MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的TGA曲線Fig.4Thermogravimetricanalysis(TGA)curvesofsublimedsulfur，MWCNT/SandetchingMWCNT/S從圖4可知，刻蝕MWCNT/S中硫的含量約為80%，稍高于MWCNT/S的78%，說明通過刻蝕、增大比表面積，可提高硫的負載量。2.2電化學(xué)性能MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S的首次循環(huán)伏安曲線見圖5。圖5MWCNT/S和刻蝕MWCNT/S首次循環(huán)的循環(huán)伏安曲線Fig.5CVcurvesofMWCNT/SandetchingMWCNT/S

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰硫電池關(guān)鍵材料改性的研究進展[J]. 李紅,徐強,余勁鵬,桑林.  電池. 2012(03)
[2]鋰硫電池的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 皮華濱,王傳新,汪建華,吳雪梅.  電池. 2009(02)



本文編號：3422267