本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)電聚合物應(yīng)用于鋰硫電池并改善其電化學(xué)性能

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【摘要】：單質(zhì)硫作為一種多電子反應(yīng)正極活性材料,其理論比容量為1675mAh/g;當(dāng)與金屬鋰組成鋰硫電池時(shí),其理論能量密度高達(dá)2600Wh/kg。此外,單質(zhì)硫還具有資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。因此,鋰硫電池被視為下一代極具應(yīng)用潛力的高比能二次電池體系。但是,鋰硫電池存在循環(huán)穩(wěn)定性差、庫(kù)倫效率低等問(wèn)題,造成這些問(wèn)題的主要原因在于:(1)單質(zhì)硫的導(dǎo)電性差;(2)充放電中間產(chǎn)物易溶解到電解液中,產(chǎn)生“穿梭”效應(yīng);(3)單質(zhì)硫和放電最終產(chǎn)物L(fēng)i2S之間的密度差使得體積膨脹高達(dá)80%,會(huì)造成正極結(jié)構(gòu)的粉化坍塌。針對(duì)這些問(wèn)題,研究人員可以從以下3個(gè)方面著手:(1)添加一種或多種電子導(dǎo)體與硫復(fù)合達(dá)到提高導(dǎo)電性的目的;(2)改進(jìn)電池的電解液體系;(3)鋰負(fù)極的保護(hù)。本文利用導(dǎo)電高分子的特性,將其應(yīng)用于鋰硫電池正極材料制備以及正極修飾,來(lái)改善電池性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.利用商業(yè)化導(dǎo)電高分子——聚3,4-乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)在鋰硫電池正極表面進(jìn)行修飾。因其具有導(dǎo)電性,親水性,及柔性等適合鋰硫電池的特性,該方法對(duì)于提高比容量,限制多硫化物的遷移以及體積膨脹有很好的作用。在0.2C倍率下,其首次放電比容量達(dá)到1061mAh/g,100周循環(huán)后容量仍然有650.6mAh/g,容量保持率達(dá)61.3%。除此之外,其電池質(zhì)量能量密度超過(guò)了傳統(tǒng)LiCoO2/石墨電池,也是一個(gè)突破。最值得提出的是,該方法簡(jiǎn)便易行,適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。2.制備空心管狀的導(dǎo)電聚合物——聚苯胺(PANI),通過(guò)兩步熱復(fù)合,得到PANI/S復(fù)合正極材料。高溫處理使得部分S與PANI發(fā)生硫化脫氫形成立體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),剩余的S擴(kuò)散至新形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)或空洞中�；赑ANI的高導(dǎo)電性以及空心管狀結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)筑,該復(fù)合材料在0.2 C倍率下,初始放電比容量可達(dá)到1303.5mAh/g。
【關(guān)鍵詞】：鋰硫電池 導(dǎo)電高分子 表面修飾 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 鋰硫電池工作原理10-11
• 1.3 鋰硫電池存在的問(wèn)題11-12
• 1.4 鋰硫電池正極材料12-22
• 1.5 鋰硫電池電解液22-24
• 1.6 新型鋰硫電池結(jié)構(gòu)24-25
• 1.7 本論文的立題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容25-26
• 2 實(shí)驗(yàn)方法26-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備26-27
• 2.2 材料測(cè)試及表征27
• 2.3 電化學(xué)性能測(cè)試27-29
• 3 導(dǎo)電高分子包覆硫正極改善鋰硫電池電化學(xué)性能29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 正極的制作29-30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 聚苯胺/硫復(fù)合正極材料改善鋰硫電池性能39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 空心管狀PANI/硫復(fù)合材料的制備39-40
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 結(jié)論與展望47-49
• 5.1 結(jié)論47-48
• 5.2 展望48-49
• 致謝49-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58

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