由于硫正極的理論比容量高達(dá)1675 m Ahg^-1,因此鋰硫（Li-S）電池被認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能設(shè)備的候選者之一。此外,元素硫具有天然無毒、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低和環(huán)境友好等顯著優(yōu)點(diǎn),使其在未來的商業(yè)應(yīng)用中競爭力。然而,Li-S電池的進(jìn)一步探索受到了一些問題的阻礙,比如硫的低電導(dǎo)率和反應(yīng)過程中的體積膨脹導(dǎo)致正極材料結(jié)構(gòu)損壞,多硫化物（Li₂S_n,n=4,6,8）在有機(jī)電解質(zhì)中溶解并產(chǎn)生穿梭效應(yīng)從而導(dǎo)致自放電現(xiàn)象等。這些問題都嚴(yán)重地限制了Li-S電池的應(yīng)用。本文采用籠狀結(jié)構(gòu)的杯芳烴來修飾炭氣凝膠,最終選擇直徑約7nm的能充分容納多硫化物的磺化杯[4]芳烴（SC4A）來對(duì)碳支撐材料進(jìn)行改性,通過其對(duì)可溶性多硫化物的選擇性捕獲能力來抑制多硫化物的遷移。此外,將炭氣凝膠進(jìn)行活化后產(chǎn)生具有較高的比表面積和豐富的互連介孔通道的活化炭氣凝膠（ACA）比一般的炭氣凝膠,更適合作為Li-S電池的正極材料。本文采用在ACA中植入籠型的SC4A,從而制備出具有籠型結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料（SACA）,以此作為正極支撐材料,用以捕獲多硫化物并提升電池的電化學(xué)性能... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

制備SACA/S復(fù)合材料的示意圖

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文223.3結(jié)果與分析3.3.1XRD分析圖3.2CA,SACA和SACA/S復(fù)合材料的XRD譜圖Fig3.2XRDpatternsofCA,SACAandSACA/Scomposites.圖3.2展示了CA、ACA、SACA和SACA/S復(fù)合材料的XRD譜圖。在CA、ACA、SACA樣品的2θ=25°和44°的附近都發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)明顯寬峰，這兩個(gè)峰主要對(duì)應(yīng)著石墨化炭的（002）和（101）晶面。SACA樣品在2θ=25.2°處的第峰位置與CA和ACA的相比，產(chǎn)生了明顯的右移，更加的接近石墨化碳的（002）晶面，表明其石墨化程度更高。由2dsinθ=nλ推斷SACA的平均晶格間距時(shí)增加了的，這主要是應(yīng)為CA在活化和氧化過程中失去了部分無定形碳原子，使SACA具有更高比表面積和豐富的交聯(lián)介孔結(jié)構(gòu)。在SACA/S樣品的XRD譜圖顯示了一系列正交硫的衍射峰，其中2θ=23.1°、25.8°和27.8°處的衍射峰與S8相對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)（JCPDS#08-0247），并且硫的弱峰的消失表明了S8硫均勻地分散在SACA的內(nèi)部。3.3.2熱重分析

?私錐蔚牧虻鬧柿克鶚?俾式細(xì)摺５諞徊椒⑸??50℃至500℃的范圍內(nèi)，此部分的硫主要儲(chǔ)存在碳材料的內(nèi)部介孔中，因此難以被蒸發(fā)出，所以這部分的硫的質(zhì)量損失速率較低。顯然，ACA/S和SACA/S復(fù)合材料的硫損失溫度高于CA/S復(fù)合材料，這表明CA/S的熱穩(wěn)定性要弱于ACA/S和SACA/S復(fù)合材料。ACA/S和SACA/S樣品曲線的兩個(gè)緩坡較高，表明硫主要負(fù)載在碳材料豐富的內(nèi)部介孔中，而不是負(fù)載在材料的外表面。由測試結(jié)果計(jì)算出CA/S，ACA/S和SACA/S的硫的質(zhì)量準(zhǔn)確值分別為74.9wt％，74.8wt％和75.1wt％。3.3.3比表面積和孔徑分布分析圖3.4CA/S，ACA/S和SACA/S復(fù)合材料的（a）N2吸脫附等溫曲線圖（b）孔徑分布圖Fig3.4(a)N2adsorption/desorptionisothermsand(b)poresizedistributionsofCA,ACAandSACAcomposites.N2吸附脫附測試來進(jìn)一步研究與分析樣品的微觀結(jié)構(gòu)。圖3.4a展示了CA,ACA和SACA樣品的吸附脫附等溫線，可明顯看出CA,ACA和SACA樣品的曲線都是IUPAC定義的的典型IV型等溫線，這個(gè)結(jié)論進(jìn)一步證明了樣品中介孔結(jié)構(gòu)的存在。ACA的比表面積比高達(dá)1620.7m2g-1遠(yuǎn)高于CA的647.5m2g-1，主要是因?yàn)榛罨蟮腁CA的擁有更多的交聯(lián)介孔的存在，同時(shí)高比表面積的ACA樣品也可為SC4A的植入提供豐富的活性位點(diǎn)。SACA樣品的比表面積為1021.6m2g-1。這主要是由于SC4A在ACA中均勻植入的結(jié)果。圖3.4b顯示了用BJH模型計(jì)算的CA、ACA和SACA的孔徑分布，平均孔徑分別為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰-硫電池用高體積比容量硫/鐵酸鎳復(fù)合正極材料（英文）[J]. 張澤,吳迪華,周震,李國然,劉勝,高學(xué)平.  Science China Materials. 2019(01)



本文編號(hào)：3591459