三維石墨烯基鋰硫電池電極材料制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰硫電池作為一種新型二次電池，相較于普通的鋰離子電池，具有理論比容量高、能量密度高、硫資源豐富、環境友好、低價等優點。在可穿戴電子設備、新能源交通工具等方面極具發展潛力和應用前景。然而，由于硫是良好的電絕緣體，且電池充放電循環過程的中間產物多硫化鋰極易溶解于電解液而造成活性物質的流失，以及循環時正極硫被還原為硫化鋰再被氧化為硫的過程中產生的體積膨脹/收縮造成的正極結構坍塌，限制了鋰硫電池的實際應用與產業化發展?；谝陨侠斫?，為解決鋰硫電

2、池現階段面臨的問題，本文主要開展了以下工作:
　　(1)高密度納米硫-三維石墨烯復合材料。該復合材料中的石墨烯薄片具有良好的電子導電性，可以為正極硫和鋰離子的反應提供電子;納米級的硫顆粒具有較大的比表面積有助于其與鋰離子接觸發生氧化還原反應;此外，致密收縮的三維石墨烯結構存在較豐富的閉合的微孔，在不影響離子導電性的同時，可以更好地容納硫并抑制多硫化鋰向電解液中的溶出和穿梭效應，因此可得到較高的放電比容量和良好的循環穩定性，以0.0

3、5 C倍率實現初始放電比容量達1360 mAh/g，為理論比容量的85％;在0.5C倍率下循環300次之后比容量仍保持在770 mAh/g。
　　(2)納米硫-多孔活性炭/三維石墨烯復合材料。多孔活性炭/三維石墨烯作為活性硫的載體材料，可以提供介孔包覆微孔的致密的雙層“蓄水池”狀孔結構，在保證硫的合理負載量的前提下，有望在兩個界面上對溶解于電解液的多硫化鋰進行阻隔，抑制活性物質的流失。通過與具有單層孔結構的硫-活性炭復合材料及硫-