鹵化鋰-碳復(fù)合材料在鋰超電池體系中的應(yīng)用研究.pdf

1、應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池和超級(jí)電容器的I-/I3-電對(duì)具有電化學(xué)反應(yīng)速度快和可逆性高的優(yōu)點(diǎn)，但I(xiàn)-及其氧化還原產(chǎn)物I2、I3-易溶于有機(jī)電解液中。導(dǎo)電炭黑(BP2000)的高比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)使其具有良好的電容性能。本論文利用導(dǎo)電炭黑作載體與碘化鋰進(jìn)行復(fù)合，不僅能夠抑制碘化鋰及其氧化還原產(chǎn)物的溶解，更能使二者結(jié)合組成具有高功率密度、高能量密度、倍率性能好、循環(huán)穩(wěn)定性強(qiáng)的鋰超電池體系。為對(duì)比不同鹵化物與多孔碳組成的超電池的電化學(xué)性能，

2、論文采用熱處理法分別制備了不同碘化鋰和溴化鋰含量的復(fù)合材料。
　　 通過(guò)熱處理法制備出碘化鋰含量分別為30wt％和18wt％的碘化鋰/導(dǎo)電炭黑(BP2000)復(fù)合材料。利用XRD、BET、TEM等手段對(duì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌分析，并研究了材料在1 mol/L LiPF6-EC/DMC/EMC(1/1/1v/v/v)電解液中的電化學(xué)性能。含量為30wt％的材料的CV曲線上有I2/I3-和I3-/I-兩對(duì)的氧化還原峰，2C倍率下首周放

3、電容量為152.5mAh/g，因?yàn)椴糠只钚晕锏娜芙?，?0周下降較快，循環(huán)至200周時(shí)，放電容量為134.7 mAh/g。含量為18wt％的樣品在2C倍率下，放電容量穩(wěn)定在210 mAh/g左右，充放電循環(huán)至1000周時(shí)依然有208mAh/g，表明活性物質(zhì)被很好地限制在了碳孔內(nèi)。在比容量、循環(huán)壽命和倍率性能方面明顯優(yōu)于30wt％樣品。
　　 溴化鋰具有更小的分子量，更高的理論比容量308mAh/g，因而用溴化鋰代替碘化鋰，采用相

4、同方法得到溴化鋰含量分別為40wt％和22wt％的溴化鋰/導(dǎo)電炭黑(BP2000)復(fù)合材料。含量為40wt％樣品在3.45V左右有較寬的充放電平臺(tái)，2C倍率首周充電比容量為255mAh/g，放電比容量為126.5mAh/g，但容量衰減較快且?guī)靷愋实?，表明部分活性物質(zhì)在碳孔外，易溶于電解液造成了容量的不可逆損失。而含量為22wt％的樣品放電容量穩(wěn)定在185mAh/g左右，循環(huán)700周時(shí)仍有187.8mAh/g，庫(kù)倫效率都在99％以上。在

5、階梯倍率充放電測(cè)試時(shí)，循環(huán)100周重新回到2C時(shí)放電容量為195 mAh/g，表現(xiàn)出很好地倍率性能，也表明導(dǎo)電炭黑(BP2000)對(duì)Br2/Br-起到了有效的限制。
　　 由碘化鋰、溴化鋰與多孔導(dǎo)電炭黑(BP2000)復(fù)合組成的鋰超電池復(fù)合材料，有效地利用了導(dǎo)電炭黑電容性能和碘化鋰、溴化鋰的電化學(xué)反應(yīng)，使電池體系表現(xiàn)出了較高的放電容量、良好的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，這為高能量密度的鋰二次電池和高功率密度的超級(jí)電容器的有效結(jié)合提供