BiFeO3复合MWCNTs/S锂硫电池正极材料的电化学性能研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Hollan720
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近年来,人们对高性能储能器件的要求越来越高,具有高理论比容量(1675mAh g-1)和比能量(2600 Wh kg-1)的锂硫电池被认为是最有望替代锂离子电池的新型储能器件之一,受到广泛的关注和研究。本论文采用不同的方法制备了不同尺寸和成分的铁酸铋(BiFeO3)粉末,将其与MWCNTs/S基锂硫电池正极材料复合,研究了不同形貌和成分的BiFeO3对其复合电极材料的电化学性能的影响。本论文的主要研究内容如下:1.采用水热法在200°C保温6 h,制备出不含杂质的BiFeO3粉末,其比表面积为4.84 m2 g-1,粉末尺寸分布在0.51μm之间,形貌不规则,表面比较光滑。将其按照0 wt%、3 wt%、5 wt%、7 wt%、10 wt%五个不同比例与MWCNTs/S正极材料复合,在0.5 C(1.0 C=1675 mA g-1)的电流密度下,循环100次后电极材料的容量保持率分别为21.37%、40.66%、30.50%、30.30%、29.25%,对应的库伦效率分别为99.04%、98.58%、96.06%、97.74%、96.13%,当BiFeO3复合比例为3 wt%时,电极材料的循环稳定性最好。随着BiFeO3复合比例的增加,电极材料的循环稳定性下降,而且复合BiFeO3后电极材料的库伦效率下降,原因可能是制备的BiFeO3粉末颗粒尺寸较大且导电性差引起的。2.采用溶胶凝胶法制备了比表面积为6.25 m2 g-1的BiFeO3粉末,粉末尺寸分布在0.21μm之间,形貌不规则,表面比较光滑。将其按照与水热法相同的五个比例与MWCNTs/S正极材料复合,得到的电极材料的电化学性能变化规律与水热法制备的BiFeO3复合电极材料相似。对比溶胶凝胶法与水热法制备的BiFeO3复合电极材料,当BiFeO3复合量为3 wt%时,在0.5 C的电流密度下,循环100次后电极材料的容量保持率分别为33.73%、37.78%,溶胶凝胶法制备的BiFeO3复合的电极材料循环稳定性较差,原因可能是溶胶凝胶法制备的BiFeO3粉末结晶性不好并且存在杂质相引起的。3.采用溶胶凝胶法制备了0.86(BiTi0.1Fe0.8Mg0.1O3)-0.14(CaTiO3)(BTFM-CTO)粉末,比表面积为6.78 m2 g-1,粉末团聚现象严重,颗粒尺寸分布在25μm,表面比较粗糙。将BTFM-CTO按照与BiFeO3相同的五个不同比例与MWCNTs/S正极材料复合,得到电极材料的电化学性能变化规律与BiFeO3复合材料的结果相似。对比BTFM-CTO与溶胶凝胶法和水热法制备的BiFeO3复合的电极材料,当其复合量为3 wt%时,在0.5 C的电流密度下,循环100次后电极材料的容量保持率分别为28.34%、32.30%、37.78%,复合BTFM-CTO的电极材料循环性能最差,可能是BTFM-CTO颗粒尺寸太大、结晶性差、存在较多杂相引起的。
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