硫—碳復(fù)合材料的制備優(yōu)化與電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，以單質(zhì)硫作為正極、金屬鋰作為負極的鋰硫電池因其高能量密度、環(huán)境友好及價格低廉等優(yōu)勢，受到廣泛關(guān)注。但由于硫本身的電子和離子的絕緣特性，以及硫電極在放電過程中產(chǎn)生的多硫化鋰易溶解于有機電解液等諸多因素，導(dǎo)致其活性物質(zhì)利用率不高、循環(huán)性能較差，從而嚴重制約了鋰硫電池的實用化進程。為此，本文采用商業(yè)化的介孔碳和微孔碳作為導(dǎo)電基體與單質(zhì)硫經(jīng)球磨和熱處理的方法，優(yōu)化了硫-碳材料的制備條件、組成及比例，獲得了高硫含量的硫-碳復(fù)合材料，并在此

2、基礎(chǔ)上通過采用原位化學(xué)氧化聚合的方法制備了電化學(xué)性能優(yōu)異的聚苯胺包覆硫-碳多重復(fù)合材料。
　　 首先，選擇業(yè)已大宗生產(chǎn)的多壁碳納米管和導(dǎo)電炭黑作為基體，采用球磨和熱處理的方法，優(yōu)化了硫-碳復(fù)合材料的制備條件、組成及比例，制備了電化學(xué)性能較佳的硫-碳復(fù)合材料。復(fù)合材料呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)狀立體構(gòu)型，介孔的多壁碳納米管易于形成一個較好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，而微孔碳導(dǎo)電炭黑可以與硫更穩(wěn)定地結(jié)合保證了硫在復(fù)合材料中的穩(wěn)定性。實驗證明，球磨時的最佳轉(zhuǎn)速為12

3、0 rpm，多壁碳納米管與導(dǎo)電炭黑的最佳比例為1∶2，最佳硫含量為70 wt％;在400 mA·g-1電流密度下，在優(yōu)化條件下制得的復(fù)合材料的初始放電容量達到919 mAh·g-1，循環(huán)50周后仍保持在598 mAh·g-1。
　　 以上述條件制備的硫-碳復(fù)合材料為基礎(chǔ)，采用化學(xué)氧化聚合苯胺單體的方法進行原位包覆，制備了聚苯胺包覆量分別為2.9％、5.5％和11％的聚苯胺包覆硫-碳復(fù)合材料，并對材料進行了結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能表征。結(jié)