【摘 要】
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锂硫电池是一种新的储能系统,因为其具有较高的理论比容量,但是锂硫电池在电化学转化的过程中面临多硫化物的穿梭效应,硫的利用率低以及充放电过程中体积膨胀等问题,严重制约了其发展。科研工作者们为解决这些问题设计了很多方案,但锂硫电池仍不能实现商业化。本文在前人的研究基础下,继续对锂硫电池的正极进行相关研究。首先采用液相反应和水热法在包覆聚吡咯的自支撑集流体碳纤维布上生长二硫化钼（CC@ppy@Mo S2
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锂硫电池是一种新的储能系统,因为其具有较高的理论比容量,但是锂硫电池在电化学转化的过程中面临多硫化物的穿梭效应,硫的利用率低以及充放电过程中体积膨胀等问题,严重制约了其发展。科研工作者们为解决这些问题设计了很多方案,但锂硫电池仍不能实现商业化。本文在前人的研究基础下,继续对锂硫电池的正极进行相关研究。首先采用液相反应和水热法在包覆聚吡咯的自支撑集流体碳纤维布上生长二硫化钼（CC@ppy@Mo S2）,作为锂硫电池的正极载体。主要在不同温度下制备出不同相的二硫化钼（1T,2H）,合成了具有1T/2H-Mo S2异质结和纯2H-Mo S2的复合材料。具有1T/2H-Mo S2异质结的复合材料晶格间距较大,有利于离子的传输,从而可提高活性物质的利用率,有效地抑制多硫化物的“穿梭效应”。碳纤维布作为集流体具有三维导电网络和孔道结构,可缓冲放电过程中的体积膨胀。并且碳纤维布上包覆聚吡咯之后具有优异的导电性,然后再在其表面包覆催化活性较高的二硫化钼,对多硫化物的催化转化能力得到提高。因此该复合材料用于锂硫电池的正极材料具有优异的循环性能,而且在10 mg cm-2的担载量下,面积比容量可达到6.1 m Ah cm-2,性能优于传统的锂离子电池。其次采用简单的热解法制备了氮掺杂的二硫化钼作为锂硫电池的正极载体,由上述可知,具有1T/2H-Mo S2异质结的复合材料具有优异的电催化活性和吸附能力。所以本章设计了杂原子氮掺杂异质结纳米片的实验,通过简单的水热法来诱导2H-Mo S2向1T-Mo S2的转变。一方面,氮原子的掺杂可调控材料的电子结构,来改变材料的极性,可固定多硫化物,增加催化位点;另一方面,优异的孔道结构和导电性,促进锂离子的传输和扩散。从而提高了锂硫电池的吸附性能和倍率性能。研究结果表明,在10C的电流密度下,循环1000圈之后,电池的放电比容量仍可达到532 m Ah g-1。
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