二氧化錳改性鋰硫電池正極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、面對當前嚴峻的環(huán)境污染和能源緊缺問題，人們急需開發(fā)出一種新型的儲能裝置，而目前鋰離子電池因其低的理論比容量，不能滿足未來對能源的需求。鋰硫電池不僅具有1675 mAh·g-1的理論比容量，而且有成本低、安全、環(huán)境友好等特點，成為解決上述問題的關(guān)鍵。然而，鋰硫電池仍然存在許多問題，如硫正極導電性差、體積膨脹、多硫化物的溶解引發(fā)“穿梭效應(yīng)”和負極鋰枝晶等問題，嚴重阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化進程。
　　針對鋰硫電池存在的問題，本文利用二氧化

2、錳對多硫化物強的化學吸附作用。將其包覆在硫顆粒上，制備了硫/二氧化錳復(fù)合材料，同時在此基礎(chǔ)上引入碳納米管，合成了二氧化錳包覆的硫/碳納米管復(fù)合材料。然后對復(fù)合材料進行相關(guān)性能測試，研究二氧化錳的包覆對復(fù)合材料電極性能的影響。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用高錳酸鉀受熱分解的方法，將生成的二氧化錳分別包覆在自制納米硫和升華硫上，制備了二氧化錳/自制納米硫(MnO2/S(h)）和二氧化錳/升華硫(MnO2/S(s)）復(fù)合材料。通過相

3、關(guān)物理表征和電化學性能測試，研究了二氧化錳包覆不同類型硫的性能，及不同比例的二氧化錳包覆升華硫?qū)ζ湫阅艿挠绊?。測試結(jié)果表明， MnO2/S(s)和 MnO2/S(h)復(fù)合材料電極0.01C倍率下，首次放電比容量分別為1191.15 mAh·g-1和865.05 mAh·g-1，可以看出 MnO2/S(h)復(fù)合材料有更高的首次放電容量。后對比2.45％和7.58%的 MnO2包覆升華硫，發(fā)現(xiàn)2.45% MnO2/S(s)首次放電比容量比7

4、.58%提高了39.1%，循環(huán)50次后容量保持率提高了2.06%，這說明2.45%的 MnO2在復(fù)合材料中是適量的，有效地提高了電池的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，純 MnO2包覆硫顆粒造成了電極反應(yīng)動力學較慢。
　?。?）為改善二氧化錳/硫復(fù)合材料的導電性能，在此基礎(chǔ)上引入多壁碳納米管，首先將碳納米管與硫共熔復(fù)合，后在其表面包覆一層二氧化錳，制備了二氧化錳包覆的碳納米管/硫(MnO2@MWCNT-S）復(fù)合材料。經(jīng)過物理表征和電化