納微結構鋰硫電池硫碳正極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、鋰硫二次電池作為新一代儲能體系，具有綠色環保，材料來源廣泛，儲能容量高等優點，被社會各界廣泛關注。但其離實際的商品生產和生活使用還存在一定的應用距離。首先，單質硫為導電絕緣體，不能單獨作為正極材料使用，其次，充放電過程中的中間產物多硫化物易溶于有機電解液，發生穿梭效應，導致正極活性物質的消耗，電池電阻的增大，負極鋰片腐蝕致使電池容量減少，循環性能下降等破壞性的影響。
　　本文利用吸附性能良好的活性炭和導電性能優秀的碳納米管這兩種碳

2、基材料，設計構造“球”、“網”結合的高比表面積新型碳基材料，采用高壓釜密封聚四氟乙烯罐和管式爐煅燒兩種方式進行混合熱處理，對硫單質分別進行了單碳材料負載和混合碳材料負載，并通過掃描電鏡、熱重分析、紅外分析、XRD等表征手段對碳/硫復合正極材料進行形貌、載硫量、表面官能團以及硫顆粒分散狀況的表征，并在0.1C下進行充放電測試。
　　分別制備了碳納米管/硫復合材料(CNTs/S)、活性炭/硫復合材料(AC/S)和碳納米管-活性炭/硫復

3、合材料(CNTs-AC/S)三組電池正極材料。在相同碳硫比的制備條件下，通過親水碳納米管/硫、疏水碳納米管/硫復合材料的TG曲線的對比，得出結論:親水碳納米管載硫量較高，但疏水碳納米管/硫的放電容量較高，其中載硫量為59.7％的CNTs-B/S-5首次放電比容量最優，為183.6mAh·g-1，循環測試過程中，碳納米管/硫材料在初始幾次的循環中進行的是活化過程，放電容量上下波動大;對不同載硫量的活性炭/硫復合材料進行充放電循環測試，0.

4、1C循環20次后容量損失了10％左右，優于碳納米管/硫復合材料，但放電容量卻相對較低;將活性炭和碳納米管按不同比例混合，在相同的碳硫質量比(1∶5)制備條件下得到載硫量不同的碳納米管-活性炭/硫復合材料，隨著碳納米管所占比例的增大，材料的載硫量隨之提高，但碳納米管所占比例最少的CNTs-AC/S-20％的循環性能最好，其載硫量為60.8％，首次放電比容量為133.6mAh·g-1，0.1C循環20次后，容量損失14％，循環穩定后（6次）