鋰硫電池正極sc及stio2復(fù)合材料的制備和性能研究(1)

1、中圖分類號!Q152UDC544碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q3三密級公玨鋰硫電池正極S／C及S／Ti02復(fù)合材料的制備和性能研究PreperationandElectrochemicalPerformanceofS／CandS／Ti02CathodeCompositeforLithium／SulfurBattery作者姓名：王健龍學(xué)科專業(yè)：冶金工程研究方向：有色金屬冶金學(xué)院(系、所)：冶金與環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)教師：張寶研究員中南大學(xué)2014年5月

2、鋰硫電池正極S／C及S／Ti02復(fù)合材料的制備和性能研究摘要：鋰硫電池因其理論能量密度高、原料廉價(jià)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透咝阅茈姵伢w系之一。由于單質(zhì)硫、放電產(chǎn)物硫化鋰的電絕緣性和放電中間產(chǎn)物的易溶性，導(dǎo)致鋰硫電池存在活性物質(zhì)利用率低和循環(huán)性能差等問題。為了解決這些問題，研究者們在正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備方法等方面進(jìn)行了研究，引入了多種材料與單質(zhì)硫復(fù)合，如碳材料、導(dǎo)電聚合物、納米氧化物等。不同的制備方法對復(fù)合材料的性

3、能有很大影響。以升華硫和SP為原料，采用機(jī)械球磨、真空加熱、密閉加熱和液相浸漬四種方法，分別制備了不同硫含量的硫／碳復(fù)合材料。通過SEM、XRD等手段對材料的形貌、物相等進(jìn)行表征，充放電測試和交流阻抗測試用來研究材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，硫／碳復(fù)合材料的形貌受到制備方法和硫含量的雙重影響，硫含量對硫／碳復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響比較明顯。真空加熱制備的含硫50％的硫／碳復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能：在O。1C、O5C和1C倍率下，材料

4、的首次放電比容量分別為9518、6858和6303mAh／g，O1C經(jīng)50次循環(huán)后容量保持率為84％，倍率性能好。金屬氧化物與硫制備成復(fù)合材料后在一定程度上可以起到提高硫?qū)щ娦?、抑制穿梭效?yīng)、提高循環(huán)性能的改性作用。以納米二氧化鈦和升華硫?yàn)樵希捎脵C(jī)械球磨和液相浸漬兩種方法分別制備了不同硫含量的硫／氧化鈦復(fù)合材料，并對復(fù)合材料進(jìn)行了表征和電化學(xué)性能的研究。結(jié)果表明，納米二氧化鈦?zhàn)鳛樘砑觿┲苯犹砑拥絾钨|(zhì)硫中，一定程度上提高了放電比容量，

5、但對多硫化物的溶解和穿梭效應(yīng)的抑制作用不明顯，所以總體改性效果欠佳。以鈦酸丁酯為鈦源、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法制備介孔二氧化鈦，然后用介孔二氧化鈦和升華硫以密閉加熱的方法制備硫／介孔二氧化鈦復(fù)合材料。對制備的材料進(jìn)行表征和電化學(xué)性能研究。結(jié)果表明，模板劑濃度和煅燒溫度對介孔二氧化鈦的結(jié)構(gòu)有顯著影響，CTAB濃度O5mol／L和煅燒溫度500℃時(shí)可得孔徑集中分布在10nm左右的銳鈦礦型介孔二氧化鈦