提高硫正极容量及循环性能的研究

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单质硫因具有很高的能量密度、丰富的自然资源和环境友好等多种优势,成为下一代锂电池中最有发展前景的正极材料之一.但是硫及其放电产物导电性差,易溶于有机溶剂,使得锂硫电池正极活性物质利用率低、循环性差.为改善其性能,本文利用活性碳巨大的比表面积和强大的吸附能力,使硫热分散到活性碳的微孔中,制得碳硫复合材料.这样一方面减小了硫的粒径,提高了其活性;另一方面由于活性炭具有强大的吸附能力,能有效的防止锂硫化物的溶解,从而提高硫的利用率和循环性能;而且碳材料具有良好的导电性,能大大提高复合材料的电子导电性.本文通过XRD、比表面、粒度等材料分析测试手段对材料的物理性能进行了分析,利用循环伏安、交流阻抗和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试.硫与高比表面活性炭热复合所制得的含硫量为40.2﹪的复合材料,经过50次循环后仍然有161 mAh·g<-1>的比容量,硫的利用率高达93.36﹪.在1.6V下的交流阻抗的测试结果表明含硫量为40.2﹪的复合材料其电化学反应电阻Rct较含硫量46.2﹪和32.5﹪要小很多,从充放电测试的结果来看,该硫含量的复合材料循环性也是最好的.传统硫电极中存在的许多严重问题在本论文中得到了改善,所制备的复合材料表现出了很好的电化学性能.
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