导电聚合物包覆S-C正极材料的制备及电化学性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pipiskin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
能源需求的激增为电池的应用提供了广阔前景,锂硫电池因其理论比容量高(1675mAhg-1)而成为未来最具应用前景的锂电池体系之一。但作为正极材料的硫因其本身固有的电导率低、电极反应中间产物多硫化锂易溶于电解液和充放电过程中的体积变化等问题,致使电化学性能较差。近年来的研究报道表明,具有包覆结构的锂硫电池正极材料不仅能提高材料的导电率、限制中间产物的溶解,还能减轻体积变化的影响。本课题基于此设想,制备出了具有双层包覆结构的硫-碳-聚吡咯(S-C-PPY)和硫-碳-聚苯胺(S-C-PANI)正极材料,对其进行结构、形貌和电化学性能测试与表征,并探索了电化学性能改善的原因。本课题采用两步法进行双层包覆结构正极材料的制备,首先是在单质硫表面包覆一层乙炔黑,形成S-C包覆结构;其次在S-C表面再包覆一层PPY或PANI,即得S-C-PPY或S-C-PANI正极材料。通过调节表面活性剂种类、聚合过程中盐酸浓度、氧化剂用量、聚合物和硫含量制备出一系列正极材料,探索了实验条件与电化学性能的关系,确定了电化学性能最佳的S-C-PPY和S-C-PANI正极材料制备工艺。结构与形貌表征发现:本实验中,S-C正极材料制备过程中选择乙醇为表面活性剂,聚合物包覆过程中以CTAB为表面活性剂时制备出了双层包覆结构的正极材料,硫在内部,乙炔黑在中间,外层为聚合物,呈球状分布,尺寸约为几微米。电化学性能测定结果表明:(1)最佳电化学性能的S-C-PPY正极材料是在氧化剂与吡咯摩尔比为3:1,聚合过程盐酸浓度为0.5mol/L的条件下所制备的,其硫与聚吡咯含量分别为40%、4%。1C放电倍率下,放电比容量最高达768mAhg-1,500次循环后保持在326mAhg-1,循环退降率为0.115%,且库伦效应保持在90%。(2)最佳电化学性能的S-C-PANI正极材料是在氧化剂与苯胺摩尔比为3:1,聚合过程中盐酸浓度为1mol/L条件下制备的,硫和聚苯胺含量分别为45%和19%。1C放电倍率下初始放电比容量为809mAhg-1,1000次循环后保持在271mAhg-1,退降率为0.066%,库伦效应保持在90%以上。对比相同条件下制备的S-C正极材料电化学性能,发现包覆后电化学性能有了明显改善。究其原因,主要是乙炔黑和导电聚合物的双层包覆结构提高了正极材料的电导率、限制了电池反应中间产物多硫化锂的溶解和增强了适应体积效应的能力。
其他文献
近年来,民间融资活动异常活跃。随着我国市场经济的不断完善,市场对融资方式的需求趋向于多样化,民间融资作为正规金融的一个有益补充,极大地弥补了正规金融的不足,已经开始呈现出
单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes,LM)是一种人畜共患的食源性致病菌。感染LM后能引起李斯特菌病,严重威胁人类身体健康和社会经济的发展。因此建立简单快速、灵敏
锂-硫电池是以金属锂为负极,单质硫为正极的二次电池,因其具有高的理论比容量(1675mAh·g-1)及理论能量密度(2600Wh·kg-1),成为最具发展潜力的新型高能化学电源体系之一。另外
随着社会信息化进程的不断推进,现有的各种视频业务以及刚刚商用化的4G对带宽需求剧增,进而对光通信系统的传输容量需求也不断增加。如何实现高可靠性、长距离、大容量、低成本
人口密集区域内的突发事件会导致大面积人员伤亡,因此,如何快速有效地规划人群疏散方案成为减少伤亡的一个关键环节。随着计算机技术的发展,基于个体的微观仿真已经成为模拟疏散
随着建筑业与信息化和多维管理的交叉领域不断发展,建筑信息模型及其相关技术的研究与应用日渐成为越来越重要的一部分。建筑信息模型(Buildinginformation modeling简称BIM),是
长期以来,在我国经济发展过程中,以牺牲环境换取经济利益的现象层出不穷,导致环境日益恶化,严重损害社会公共利益。对此,我国《民诉法》(2012年8月修订)第55条新设了环境公益诉讼制
随着经济全球化进程加快和现代航运业的日益繁荣,船舶油污引起的海洋污染成为海洋环境污染中的重要污染源。近些年发生的重大船舶油污事故,给人民带来了深重灾难,引起了人们的高
GMAW(Gas Metal Arc Welding)是当前生产中应用最广泛的焊接工艺,所以对新型工艺特别是优质的高效化GMAW工艺是长久以来的研究热点。本文提出了预热焊丝GMAW新工艺。此工艺是
温州市是我国东南沿海重要港口城市,地少人多,为了解决土地资源严重短缺问题,温州多地区进行了大规模的近海建设工程,而大量地围填海工程建成后对海洋环境的影响成为一个新的研究