鋰硫電池含硫正極材料及電化學(xué)阻抗特性研究.pdf

1、鋰硫電池是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮坞姵亍Ｋ哂心芰棵芏雀?、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于硫和固態(tài)放電產(chǎn)物為電子絕緣體、中間產(chǎn)物易溶于電解液、充放電過程存在體積效應(yīng)，鋰硫電池面臨活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)衰減快等問題。針對上述問題，本論文從含硫正極材料的制備及改性、制備工藝和電化學(xué)阻抗等角度開展了一些探索研究。具體工作內(nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　(1)氣相沉積碳纖維(VGCF)具有高導(dǎo)電性和大長徑比，易形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。本文將V

2、GCF作為載硫碳基體，并先通過KOH活化對VGCF進(jìn)行造孔預(yù)處理得到aVGCF。結(jié)果表明，活化后aVGCF的比表面積和孔容增加，通過加熱熔融硫能在aVGCF的孔隙中均勻分散。由于aVGCF基體的高導(dǎo)電性、多孔結(jié)構(gòu)和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于傳輸電子、吸附聚硫鋰并抑制殘存硫化鋰鈍化層的形成，S-aVGCF復(fù)合正極表現(xiàn)出較優(yōu)的電化學(xué)可逆性和活性物質(zhì)利用率。
　　(2)采用甲苯浸漬工藝對硫-活性炭(S-AC)復(fù)合材料進(jìn)行處理，同時(shí)期望利用活性炭

3、的強(qiáng)吸附能力將甲苯引入S-AC復(fù)合材料的孔隙中。結(jié)果表明，甲苯浸漬可以有效浸出硫、優(yōu)化硫的分布;復(fù)合材料中有甲苯存在。盡管甲苯的引入使電極的電化學(xué)可逆性變差，但是不影響循環(huán)穩(wěn)定性，并且甲苯的引入有利于高放電平臺的反應(yīng)，能顯著提高復(fù)合材料的活性物質(zhì)利用率。
　　(3)采用電化學(xué)交流阻抗測試考察了鋰硫電池在不同溫度、不同放電深度和不同循環(huán)次數(shù)下的阻抗行為，對其阻抗譜的半圓歸屬問題進(jìn)行了探討，并對鋰硫電池的容量衰減機(jī)制進(jìn)行了分析。結(jié)果表