沸石基鋰硫電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰硫電池被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的二次電池體系，相比于傳統(tǒng)的二次電池，鋰硫電池在理論比容量和理論能量密度上有明顯優(yōu)勢(shì)，分別達(dá)到1675 mAh/g，2600 Wh/kg，這使得鋰硫電池成為目前人們研究的熱點(diǎn)。目前鋰硫電池主要面臨以下幾個(gè)問題：首先是電池反應(yīng)過程中多硫化物的溶解和遷移，其次是硫正極反應(yīng)前后的巨大體積形變?，F(xiàn)有的研究中，人們常采用具有強(qiáng)吸附能力和發(fā)達(dá)孔隙的碳材料來(lái)緩解上述問題。沸石是一種具有強(qiáng)吸附能力的天然礦物，常被用作化工生產(chǎn)

2、中硫化物的吸附劑，對(duì)硫(S)有著很好的親和性，同時(shí)沸石本身的強(qiáng)吸附能力和發(fā)達(dá)孔隙能有效減少多硫化物的溶解和遷移。本論文中，主要制備了天然沸石/S、改性沸石/S和13X沸石分子篩/S復(fù)合材料，并采用X射線衍射、掃描電鏡和比表面分析儀對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌表征分析，通過充放電性能測(cè)試、循環(huán)伏安特性和交流阻抗對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能分析。
　　本論文首先驗(yàn)證了天然沸石作為單質(zhì)硫載體的可行性，通過預(yù)處理對(duì)沸石進(jìn)行除雜。然后通過加熱熔融法制

3、備了含硫40％的天然沸石/S復(fù)合材料，以0.2 C大小的電流密度對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行充放電性能測(cè)試，首次放電比容量為950.6 mAh/g，100次循環(huán)后對(duì)應(yīng)的放電比容量為583.6 mAh/g，容量保持率為61.3%。
　　由于天然沸石的比表面積較小，本論文通過酸洗、鹽洗改性沸石，擴(kuò)寬其孔隙大小、提高吸附能力。加熱熔融法制備含硫40%、50%和60%的天然沸石/S、酸洗改性沸石/S、鹽洗改性沸石/S復(fù)合材料，三種材料均在40%注硫量下

4、表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能，初始容量分別為950.6、1068.1、1116.7 mAh/g，其中鹽洗改性沸石/S復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的電化學(xué)性能。表明鹽洗改性后的復(fù)合材料表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性能，且該方法簡(jiǎn)單易行，制備周期短。
　　最后采用比表面積更大，孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)的13X沸石分子篩作為正極硫的載體，它的比表面積是223.05 m2/g。通過熱熔融法注硫制備了含硫40%的13X沸石分子篩/S復(fù)合材料，在0.2 C的電流密度下，13X