【摘 要】
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锂硫电池的主要优势在于硫单质及其化合物具有丰富廉价、环境友好等资源环保优势以及具有较高比容量1675 m Ah g-1和理论能量密度2600Wh kg-1。因此,电池成组后重量较低,能满足电动汽车等领域的安全使用需求。但是,单质硫和硫化锂的绝缘性、穿梭效应以及严重的体积膨胀等问题导致了锂硫电池能量密度低、循环寿命短、倍率性能差、容量衰减快、安全性能差等弊端,严重影响了锂硫电池产业化应用。本论文利用
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锂硫电池的主要优势在于硫单质及其化合物具有丰富廉价、环境友好等资源环保优势以及具有较高比容量1675 m Ah g-1和理论能量密度2600Wh kg-1。因此,电池成组后重量较低,能满足电动汽车等领域的安全使用需求。但是,单质硫和硫化锂的绝缘性、穿梭效应以及严重的体积膨胀等问题导致了锂硫电池能量密度低、循环寿命短、倍率性能差、容量衰减快、安全性能差等弊端,严重影响了锂硫电池产业化应用。本论文利用MXene（Ti3C2Tx）提供高导电性能和吸附多硫化物作用,以聚多巴胺充当界面层并提供较高含氮量组装成高载硫量核壳结构。其中纳米硫球通过控制其粒径大小可以实现载硫量的控制。所制备的S@PDA@MXene核壳结构具有较大比表面积、较强的束缚限域能力和较高的氮含量。材料制备在常温常压下进行,通过简单搅拌,超声处理操作完成,绿色环保、成本低廉。对所制备的材料进行TEM,SEM,XPS,紫外可见吸收光谱等分析研究,所合成的核壳纳米粒子形貌易于控制、结构明显、分散性良好。电化学分析测试研究表明,所制备的核壳结构材料具有较好的抑制含硫粒子的穿梭效应作用。核壳纳米球所组装成的锂硫电池具有较高的初始放电能力(0.1 C时1450 m Ah g-1)、良好的速率能力(2.0 C时478.8 m Ah g-1)和不错的循环性能(2 C时200次循环后仍有367.6 m Ah g-1)。本论文以PMMA为硬模板制得中空MXene（Ti3C2Tx）球,再通过熔融注硫法制备的S/MXene（Ti3C2Tx）复合物。所制备的S/MXene（Ti3C2Tx）应用于锂硫电池中。对材料TEM,SEM研究表明,所制备的中空MXene（Ti3C2Tx）粒径均匀无粘连且球壳稳固、较薄。锂硫电池性能测试结果显示,S/MXene（Ti3C2Tx）组成的电池在0.1 C的电流密度下具有较高的初始放电容量1013.2 m Ah g-1,2 C时初始放电容量为355.5 m Ah g-1,循环200圈后仍有264.3 m Ah g-1容量的相对较好的循环稳定性。
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