【摘 要】
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锂离子电池已被证明在大型储能设备和电动车辆等应用中极具潜力。锂离子电池的钛基电极材料由于其强亲水性和胀气现象而在应用过程中面临重大挑战。另一方面,硫作为锂硫电池的正极材料,具有优异的理论容量和高能量密度,因此被认为是极具发展前景的二次电池正极材料。然而,通过硫还原生成的长链多硫化物(Li2Sx,x=4至8)极易溶解到电解液中,长链多硫化物的溶解将导致活性材料的大量损失,并且金属锂表面上的Li2S和
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锂离子电池已被证明在大型储能设备和电动车辆等应用中极具潜力。锂离子电池的钛基电极材料由于其强亲水性和胀气现象而在应用过程中面临重大挑战。另一方面,硫作为锂硫电池的正极材料,具有优异的理论容量和高能量密度,因此被认为是极具发展前景的二次电池正极材料。然而,通过硫还原生成的长链多硫化物(Li2Sx,x=4至8)极易溶解到电解液中,长链多硫化物的溶解将导致活性材料的大量损失,并且金属锂表面上的Li2S和Li2S2产物将对电池的电导率具有巨大影响。为解决这些问题,通常采用模板法、包覆法等改善其性能。在本文中,我们提出简便的方法,即以通过硅烷修饰来覆盖Li4Ti5012(LTO)和硫膨胀石墨(S-EG)表面上的活性位点,获得出更优异的循环性能。本论文主要包括以下内容:(1)通过修饰3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在LTO上形成超薄保护层,可覆盖LTO表面上的活性位点,提高材料疏水性并减少溶剂分解。另外,与原始LTO相比,MPTMS修饰的LTO表现出优异的循环稳定性。(2)硫可通过加热熔融法嵌入膨胀石墨(EG)的结构间隙中,从而制备出硫膨胀石墨(S-EG)。EG不仅可以用作硫的载体,而且还可以改善S-EG的导电性。(3)为了缓解多硫化物的溶解,本文采用3-氰基丙基三氯硅烷(CPS)分子与S-EG表面的含氧基团发生反应而进行表面修饰。结果表明羧基改性硫膨胀石墨S-(EG-COOH)具有优异的循环稳定性。
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