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锂硫电池的硫正极因具有高达1675mAhg-1的理论比容量,以及硫资源的丰富,无毒,且廉价等诸多优点,近年来受到了广泛的关注,成为当前的研究热点。然而锂硫电池的实用化还面临着三大挑战:1、活性物质S既是电子绝缘体,又是离子的不良导体,会降低活性物质利用率和不利于高倍率的实现;2、活性物质S到终产物Li2S和Li2S2较大的体积膨胀,会造成正极结构的破坏,影响电池的循环性能;3、锂硫电池中最严重影响其实用化进程的因素是放电中间产物多硫化锂能够溶于电解液,并能穿过隔膜到达负极与锂反应,产生过充现象,造成容量的不可逆衰减,即锂硫电池的穿梭效应。本论文基于对隔膜进行改性,来抑制穿梭效应,从而提高锂硫电池的循环性能,共分为三部分:1、首先,我们利用LiF涂覆改性隔膜,通过LiF涂层与DME的相互作用,形成半透明的溶胶态,增加了 LiF涂层在电解液的黏度,阻碍多硫离子的自由迁移。在锂硫电池中,对多硫离子的穿梭效应有了很明显的抑制作用。同时LiF表面较低的锂离子扩散位垒有利于在阻碍多硫离子穿梭的同时,不会对锂离子的迁移造成大的影响。通过FTIR、TG和DTG,以及LSV等测试,我们证实了 LiF与电解液存在一定的相互作用。LSV测试表明,LiF涂覆隔膜具有1～5 V较宽的电化学窗口。将LiF涂覆隔膜用于锂硫电池中,电池表现出了良好的电化学性能,以0.2C的倍率循环200圈后,基于第三圈放电比容量,容量保持率达69.3%。在不使用LiN03作为添加剂的情况下,电池循环200圈,几乎每圈库伦效率都高于 93%。2、同时我们制备了 C/3MPMTS涂覆隔膜,利用3MPMTS能够使易溶的长链多硫离子生成难溶的短链多硫离子的特性,将从正极片中溶出的长链多硫离子在涂层转变为难溶的短链多硫离子,同时涂层中含有导电碳能够充当第二集流体,将涂层中的难溶的多硫离子加以利用,提高了活性物质的利用率,第二集流体的存在,也很大程度上减小了电池的电荷转移阻抗,不仅提高了电池的循环稳定性,同时提高了倍率性能。而且在电解液中不添加LiNO3的情况下,使用C/3MPMTS涂覆隔膜的电池循环100圈,几乎每圈库伦效率都在95%以上。3、最后我们采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)与3-巯基丙基三甲氧基硅烷(3MPMTS)混合制备出PVDF-HFP/3MPMTS膜,通过原位水解、氧化、锂化的过程,3MPMTS上的主链甲氧基硅烷水解为Si02,而巯基氧化成为磺酸基-S03H,进一步锂化为-SO3Li,成功制备出了 PFSS聚合物电解质膜。进行了相关的表征,并应用于锂离子电池当中,并应用于锂硫电池中希望依靠膜上带负电的磺酸基起到静电排斥作用来阻碍多硫离子穿梭的目的从而提升锂硫电池的性能。电子扫描显微镜(SEM)测试表明通过原位水解过程得到了 Si02球在其中均匀分布的聚合物膜,傅利变换红外光谱(FT-IR)测试表明经过氧化之后该聚合物膜中含有丰富的磺酸基。测定结果,使用EC/PC增塑后,得到PFSS凝胶态聚合物电解质(PFSSGPE)其电导率达到了8.×l0-5S cm-1,使用该凝胶态聚合物单离子导体聚合物膜的LiFeP04电池,得到了较稳定的循环性能,充分说明了膜中磺酸基团的丰富性。通过直接单独使用普通隔膜、PFSS/普通隔膜、PFSS涂覆隔膜的电池的循环性能证明仅仅依靠负电基团的排斥作用,而没有孔径的筛分作用难以阻碍多硫离子的迁移。