基于硫化物改性的鋰硫正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及對(duì)能源消耗需求的日益增長(zhǎng)，人們迫切需要尋求能夠滿足智能通訊和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域需求的高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池系統(tǒng)。鋰硫電池由于具有高理論比容量和高理論能量密度，被認(rèn)為是最有希望的下一代鋰離子電池。但鋰硫電池的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用仍面臨許多阻礙和挑戰(zhàn)，對(duì)硫基正極材料的改性是提高其電化學(xué)性能的主要手段之一。本文首先通過(guò)水熱法合成超薄SnS2納米片，再熔融灌硫合成SnS2納米片改性的硫碳復(fù)合材料(S/C-SnS2)。我們對(duì)

2、該復(fù)合物的電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究后發(fā)現(xiàn)，超薄SnS2納米片對(duì)多硫化物中間產(chǎn)物具有較強(qiáng)的化學(xué)吸附能力，且導(dǎo)電性高，比表面積大，吸附位點(diǎn)多，能有效提高鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。同時(shí)，我們探究了不同含量的超薄SnS2納米片對(duì)電池性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)SnS2納米片的添加存在一個(gè)最佳比例，可進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合材料的電化學(xué)性能。其次，我們通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法制備CuxS納米顆粒，然后進(jìn)行石墨烯包覆，合成石墨烯包覆的CuxS納米顆粒復(fù)合物，再與硫復(fù)合

3、，設(shè)計(jì)合成CuS納米顆粒改性的硫基正極復(fù)合材料(S/CuS@GO)，探究CuS納米顆粒對(duì)電極材料電化學(xué)性能的影響，該復(fù)合材料在不同倍率下均具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。本論文的研究?jī)?nèi)容主要總結(jié)為以下兩個(gè)方面:
　　1、首先通過(guò)水熱法分別制備超薄SnS2納米片和SnS2微米顆粒，超薄SnS2納米片平均尺寸約為30 nm，SnS2微米顆粒直徑約為5μm。隨后將商業(yè)硫、科琴黑和SnS2混合均勻，在真空管中155℃加熱制備S/C-SnS2復(fù)合材料

4、。相較于SnS2微米顆粒，SnS2納米片由于尺寸小，比表面積大，對(duì)多硫化物具有較強(qiáng)的吸附能力，能有效改善鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。此外，在S/C-SnS2復(fù)合材料中調(diào)節(jié)超薄SnS2納米片的質(zhì)量比為5wt％，10 wt％和15 wt％，并對(duì)復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，結(jié)果表明含10wt％SnS2納米片改性的復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)活性，在0.5 C電流密度下循環(huán)300圈可逆比容量可保持在800 mAh g-1，而在2C高倍率下

5、循環(huán)700圈仍具有540 mAh g-1的可逆比容量，這是因?yàn)槌nS2納米片和碳材料發(fā)揮了最佳的協(xié)同作用。
　　2、首先采用水熱法制備CuxS納米顆粒，再進(jìn)行石墨烯包覆，隨后以該復(fù)合物為基質(zhì)，真空熔融灌入單質(zhì)硫合成S/CuS@GO復(fù)合材料，且硫含量可高達(dá)80wt％。對(duì)復(fù)合材料的形貌表征發(fā)現(xiàn)，CuS納米顆粒均勻嵌在石墨烯中，對(duì)其電化學(xué)性能研究表明，通過(guò)CuS納米顆粒改性的硫基正極材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，該復(fù)合材料在