基于石墨烯的鋰硫電池改性研究.pdf

1、鋰硫電池因具有極高的理論能量密度，且硫價(jià)格低廉、儲備豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是最具潛力的儲能體系之一。但是，硫及其放電終產(chǎn)物導(dǎo)電性差，反應(yīng)中間產(chǎn)物易溶于有機(jī)電解液，以及充放電過程會導(dǎo)致巨大的體積變化，這些缺點(diǎn)使得鋰硫電池實(shí)際容量較低，循環(huán)穩(wěn)定性較差。鋰硫電池的改性，已成為當(dāng)前儲能領(lǐng)域的研究前沿。針對以上問題，本論文系統(tǒng)研究了鋰硫電池硫正極材料的石墨烯包覆改性，鋰硫電池隔膜的復(fù)合改性，以及無常規(guī)集流體的新構(gòu)型鋰硫電池電極

2、的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　(1)研究了肼與二芐基二硫還原氧化石墨烯（rGO）對硫正極材料的包覆改性。研究結(jié)果表明，二芐基二硫還原rGO包覆改性具有更好的電化學(xué)性能：肼還原的rGO與S復(fù)合的正極材料在0.2C下，初始容量為443 mAh/g，100次循環(huán)后容量保持299 mAh/g，衰減率為0.325％/循環(huán)；二芐基二硫還原的rGO與S復(fù)合的正極材料在0.2 C下初始容量為628 mAh/g，100次循環(huán)后容量保持

3、400 mAh/g，衰減率為0.36%/循環(huán)。
　　(2)研究了絕緣性氧化物涂層及高導(dǎo)電涂層對鋰硫電池隔膜的改性。研究結(jié)果表明，采用高導(dǎo)電的石墨烯改性隔膜的鋰硫電池具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能：采用GO改性隔膜的鋰硫電池，在0.2 C下，初始放電容量為368 mAh/g，100次循環(huán)后容量為305 mAh/g，衰減率為0.17%/循環(huán)；用TiO2改性隔膜的鋰硫電池，在0.2 C下，初始放電容量為510 mAh/g，100次循環(huán)后容量為3

4、85 mAh/g，衰減率為0.245%/循環(huán)；用導(dǎo)電石墨粉末改性隔膜的鋰硫電池在0.2 C下初始容量高達(dá)1148 mAh/g，100次循環(huán)后容量保持694 mAh/g，衰減率為0.395%/循環(huán)；rGO改性隔膜的鋰硫電池，在0.2 C下，初始容量為1067 mAh/g，100次循環(huán)后容量為878 mAh/g，衰減率為0.18%/循環(huán)。
　　(3)研究了無常規(guī)集流體的新構(gòu)型鋰硫電池電極的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明， CNT-S/隔膜構(gòu)

5、型的電極具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能：rGO-S/隔膜構(gòu)型的電極在0.2C下，初始容量為799 mAh/g，100次循環(huán)后容量為535 mAh/g，衰減率為0.33%/循環(huán)；Super P-S/隔膜構(gòu)型的電極在0.2C下，初始容量為618 mAh/g，100次循環(huán)的容量為363 mAh/g，衰減率為0.41%/循環(huán)；CNT-S/隔膜構(gòu)型的電極在0.2C下，初始容量為815 mAh/g，100次循環(huán)后容量為650 mAh/g，容量衰減率為0.2