Li-S二次電池復合正極材料的制備與電化學性能的研究.pdf

1、硫作為鋰硫二次電池的正極材料，理論比容量可以達到1675mAh/g，理論比能量可達2600Wh/Kg，還具有質量輕，儲量豐富，環(huán)境友好等優(yōu)勢，在傳統(tǒng)的鋰電池材料中脫穎而出。但是硫的實際應用也存在眾多障礙：單質硫的電子和離子絕緣性，使電化學反應難以進行；在充放電反應過程中，生成的復雜中間產物多硫化物(Li2Sx，4≤x≤8)，溶解在電解液中并向負極鋰擴散，與鋰負極反應生成不導電的最終產物Li2S，造成了鋰負極的腐蝕和硫的嚴重損失，這是硫電

2、極中較難克服的困難。為了克服以上困難，本論文著重對硫復合正極材料進行了研究，以提高鋰硫二次電池的放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 首先，合成制備出了納米氧化物LaNiO3，然后與硫單質進行球磨得到了新型S/LaNiO3復合材料，并對其進行了結構分析和電化學測試，結果表明，納米復合氧化物能夠提高硫電極的導電性并能吸附中間產物多硫化物，與單質硫相比，有效地提高硫正極的放電容量和循環(huán)性能。
　　 其次，由于納米氧化物的吸附作用和導

3、電能力有限，所以本論文接下來利用聚苯乙烯的付克反應得到了孔徑分布較廣的多孔碳材料，并經過濃硝酸活化，然后通過熱處理的方法與硫復合得到了硫碳復合材料。經過對復合材料的結構和電化學測試，結果顯示，初始放電容量為1580mAh/g，循環(huán)50周后，容量可保持在560.5mAh/g。其電化學性能要遠好于S/LaNiO3復合材料，但是由于多孔碳的孔徑比較大，大量電解液容易進入孔內使多硫化物溶解和擴散到孔外，造成了硫的流失，導致了容量較快的衰減。

4、r>　　 最后，為了克服較大尺寸孔的弊端，本論文以酚醛樹脂為碳源用硬模板法制備得到了孔尺寸在0.6～1.1nm范圍的微孔碳，并經過兩步熱處理方法使硫融入進碳的微孔中，得到了不同硫含量的硫微孔碳復合材料。在40mA/g的電流密度下，含硫為26.0wt％的復合材料首次容量可達到1616.9mAh/g，達到了硫的理論容量的96.4%，經過80周循環(huán)，容量仍可保持在1175.0mAh/g。由于硫在微孔內以極小的顆粒甚至是分子形式存在，而且小的