納米碳球型鋰硫電池正極材料制備及性能研究.pdf

1、鋰硫電池因其具有很高的理論容量，是目前研究的熱點之一。雖然硫作為正極材料具有環(huán)境友好、儲量豐富、低成本等優(yōu)點，但是由于硫的電導率低，充放電過程中體積膨脹及其中間產(chǎn)物的“穿梭效應”等問題嚴重制約了鋰硫電池的發(fā)展，故如何高效固硫成為目前研究熱點。針對以上問題，本文將物理和化學固硫的方法相結合，通過合成兩種不同的納米碳球正極材料，得到一種高性能的鋰硫電池正極材料，提高固硫效率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴摻氮多孔納米碳球的研究。設計并合

2、成了一種摻氮的多孔碳球（N-MCS）正極材料，以聚苯并噁嗪為碳源和氮源，二氧化硅為制孔劑來制備得到這種氮摻雜的多孔碳球，表現(xiàn)出良好的性能。在0.5C的電流密度下，其初始容量為1072 mAh g-1，在120次循環(huán)后仍有840 mAh g-1的容量保持（78％容量保持率，每個循環(huán)衰減僅為總容量的0.18％）。由于氮的摻雜提高了電極材料的導電性，在電流密度為5C的高倍率下仍有470 mAh g-1的比容量。這種良好的電化學性能和摻氮碳球的

3、電極結構是密不可分的：第一，氮的摻雜大大增強了多硫化物與碳的結合能，使其不易通過電解液擴散；第二，多孔碳球具有很大的比表面積，這使得碳與硫的接觸面積大大增加，提高了固硫效果；第三，氮摻雜也提高了電極材料的導電性，使反應物質(zhì)的反應速度，電池倍率性能得到提高。⑵設計并合成了一種氧化石墨烯包裹的多腔核桃型碳球（GO-MCWCS）正極，首先通過溶膠-凝膠模板法獲得多腔核桃型碳球，硫和多硫化物（陰極放電的產(chǎn)物）由于多級禁錮（即核桃狀結構的多空腔和