多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備及鋰硫電池性能研究.pdf

1、廉價、高能量密度的鋰硫二次電池在儲能領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。然而，鋰硫電池的成功商用化受制于硫低的電導(dǎo)率、多硫化鋰在有機電解液中的溶解、放電過程中硫的體積膨脹等問題。由碳材料與硫復(fù)合得到的碳基含硫正極材料能夠有效提高硫電極的性能，但其循環(huán)性能和庫倫效率仍然較差。本論文制備了具有多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料來提高鋰硫電池性能，主要研究內(nèi)容如下：
　　采用葡萄糖水溶液與CNTs水熱反應(yīng)，制備無定型微孔碳包覆碳納米管的CNT0@C復(fù)合材料。將CNT

2、0@C復(fù)合材料900℃煅燒，制備微孔碳包覆碳納米管的CNT@C材料。比較兩種碳包覆層對鋰硫電池性能的影響。我們還研究了不同的葡萄糖水溶液濃度對CNT@C-S納米復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果顯示CNT0@C與CNT@C材料可明顯提高鋰硫電池電化學(xué)性能。當(dāng)葡萄糖水溶液濃度為0.05~0.1 mol?L-1時制備的CNT@C-S材料電極的放電容量、庫倫效率和循環(huán)性能最佳。
　　采用二維六方結(jié)構(gòu)的CMK-3介孔碳和三維立方結(jié)構(gòu)的CM

3、K-8介孔碳作為硫的載體制備了CMK-3-S和CMK-8-S納米復(fù)合材料，研究不同孔結(jié)構(gòu)的介孔碳對鋰硫電池性能的影響。再通過二氧化鈦包覆CMK-3-S和CMK-8-S進一步提高材料的電化學(xué)性能。電化學(xué)測試表明，包覆后的材料TiO2/CMK-3-S-2具有較好的電化學(xué)性能，800 mA·g-1電流密度下電池第二次放電容量為1133 mAh·g-1，庫倫效率穩(wěn)定在98％以上。同電流密度下TiO2/CMK-8-S-2第二次放電容量為1111

4、mAh·g-1，庫倫效率穩(wěn)定在96%以上。
　　采用TiO2為模板制備多孔碳球PSC，負(fù)載硫后，電化學(xué)測試結(jié)果顯示電池有較高的容量保持率，但是材料PSC-S導(dǎo)電性較差。在制備的多孔碳球中添加碳納米管來提高材料的導(dǎo)電性。電化學(xué)測試表明，復(fù)合材料PSC-CNT-S導(dǎo)電性良好。800 mA·g-1電流密度下電池第二次放電容量為919 mAh·g-1，庫倫效率保持在96%以上。
　　采用介孔二氧化硅SBA-15作為添加劑添加到CMK