碳-硫-聚苯胺正極材料制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰硫電池具有能量密度高，環(huán)境友好等特點，而且有望取代目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的鋰離子電池，因而引起了研究者的密切關(guān)注。但是鋰硫電池存在單質(zhì)硫及其放電產(chǎn)物L(fēng)i2S電導(dǎo)率很低、活性物質(zhì)的利用率不足以及庫倫效率低等缺點，因而本文通過鋰硫電池硫基正極材料的改性來提高正極材料的電化學(xué)性能，進而為鋰硫電池的實際應(yīng)用提供理論參考。
　　本文采用高能球磨法制備了乙炔黑-硫和碳納米纖維-硫正極材料，探討了球磨轉(zhuǎn)速、載硫量對正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)

2、果顯示，比表面積和導(dǎo)電性共同影響著正極材料的電化學(xué)性能。當(dāng)轉(zhuǎn)速為600 rpm時正極材料的循環(huán)性能最好，在硫含量為50 wt％，電流密度為0.5 C時，200次充放電后乙炔黑-硫正極材料的放電比容量為611.4 mAh·g-1，碳纖維-硫正極材料的放電比容量為691.1 mAh·g-1；大的比表面積能夠保證電極材料與電解液之間的充分接觸；隨著球磨轉(zhuǎn)速的提高，能夠增強單質(zhì)硫與碳材料的復(fù)合，從而提高正極材料的導(dǎo)電性和單質(zhì)硫的活性。采用酸化的

3、方法對乙炔黑-硫和碳纖維-硫正極材料進行了酸化改性。分析了酸化改性對硫基正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)硫含量為50 wt%，電流密度為0.5 C時，200次充放電后，乙炔黑-硫正極材料的放電比容量為631.5 mAh·g-1，提高了20.1mAh·g-1。碳纖維-硫正極材料的放電比容量為708.6 mAh·g-1，提高了17.5mAh·g-1。通過酸化的作用能夠在碳材料表面引入羥基、羧基等含氧基團，增大碳材料的比表面積，有

4、利于限制中間產(chǎn)物聚硫離子的溶遷擴散，從而提高硫基正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。為了進一步提升硫基正極材料的電化學(xué)性能，采用原位氧化的方法在酸化碳黑-硫和酸化碳纖維-硫的表面包覆了一層導(dǎo)電聚苯胺，分析了聚苯胺包覆改性對硫基正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)硫含量為50 wt%，電流密度為0.5 C時，200次充放電后，乙炔黑-硫/聚苯胺正極材料的可逆放電比容量為651.8 mAh·g-1；碳纖維-硫/聚苯胺正極材料的可逆放電比容量達到了