本文關(guān)鍵詞：以石墨烯氣凝膠為柔性導(dǎo)電基底的鋰硫電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：與傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物比較,鋰硫電池作為一種新型電極材料,具有高達(dá)1670 mAh g~(-1)理論比容量。同時(shí),鋰硫電池還具有能量密度高、低污染、廉價(jià)、硫資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。由于這些特性,鋰硫電極在高能量密度電池、柔性電極以及新型交通工具等方面極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。然而,近年來鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用和工業(yè)化的發(fā)展主要由以下的一些原因限制。首先,硫是絕緣體,不利于電荷轉(zhuǎn)移。其次,硫在充放電過程中容易發(fā)生“液-固-液”的形貌轉(zhuǎn)化,造成“穿梭效應(yīng)”以及活性物質(zhì)的流失。柔性電極由于其高的能量密度、較小的質(zhì)量以及其在可穿戴設(shè)備和移動(dòng)電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用,被認(rèn)為是繼電腦和手機(jī)之后又一款革命性的產(chǎn)品,得到了非常廣泛的的關(guān)注。但是傳統(tǒng)的柔性電極往往導(dǎo)電性差,不能經(jīng)受反復(fù)的壓力形變和彎曲形變�；谝陨侠斫�,將鋰硫電池和柔性電極結(jié)合起來將會(huì)有很大的發(fā)展空間。為了解決鋰硫電池和柔性電極面臨的問題,本文主要開展了以下工作:(1)“核殼”結(jié)構(gòu)的聚合物包覆結(jié)構(gòu)鋰硫正極材料。為了阻止多硫化物的溶解和流失,我們采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為包覆單質(zhì)硫的聚合物。該聚合物可以形成一層聚合物的殼包覆在硫單質(zhì)的表面,形成核殼結(jié)構(gòu),抑制多硫化物的流失。同時(shí),該聚合物與硫有著較高的結(jié)合能,進(jìn)一步阻止多硫化物的溶解和流失。該活性物質(zhì)呈現(xiàn)出單分散的顆粒,大小約為1μm,有著較大的表面積,有效的促進(jìn)電解質(zhì)的浸潤。更重要的是,由于PVP的束縛作用,該鋰硫電極呈現(xiàn)出了很好的循環(huán)性能。以0.1 C倍率實(shí)現(xiàn)初始放電比容量達(dá)1230 mAh g~(-1),在1 C的高倍率下循環(huán)500次之后,比容量仍保持在450 mAh g~(-1)以上。(2)基于石墨烯氣凝膠的柔性基底研究。石墨烯是由SP2雜化碳原子組成,并且具有二維的層狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的機(jī)械性能、高導(dǎo)電線以及出色的化學(xué)穩(wěn)定性。近年來已成為材料科學(xué)領(lǐng)域中的明星材料。本文采用石墨烯氣凝膠為導(dǎo)電柔性基底,省去了傳統(tǒng)電極的金屬集流體和粘接劑,提高了電極的能量密度。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ427.26;O646.54

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