竹炭/硫/氟化铝复合材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2020-12-20 05:48

　　锂硫电池具有高理论质量能量密度(2600 Wh/kg)、体积能量密度因而成为人们的研究热点。但是锂硫电池在商业化过程中仍然存在多方面的限制:一是单质硫的导电性较差,制约电池倍率性能的提升;二是活性物质硫在充放电过程中的中间产物多硫化物易溶解于电解液,引起严重的“穿梭效应”,导致容量的快速衰减与较低的库仑效率。针对上述问题,我们采用熔融法制备氟化铝/硫复合材料,并测试氟化铝对多硫化物的吸附性。然后采用导电性较好竹炭作为载硫的基底材料,用液相法制备竹炭/硫复合材料。最后综合氟化铝对多硫化物的吸附性与竹炭导电性好的优点,制备竹炭/硫/氟化铝的复合材料,并对其结构、形貌和电化学性能进行表征及测试。论文的研究内容主要分为以下三个部分:(1)针对锂硫电池在反应过程中多硫化物易溶解于电解液的问题,利用氟化铝对多硫化物具有强吸附性的特点,采用熔融法合成硫含量为70%氟化铝/硫复合材料。在0.2 C倍率条件下,氟化铝/硫复合材料的首次放电比容量为999 mAh/g,循环100次后放电比容量为602 mAh/g,其容量保持率为60.3%,表现出良好的电化学性能。说明氟化铝的吸附特性可以有效的抑制多硫化物的... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂硫电池工作原理图［３６］??正如上文简述锂硫电池工作原理，在电池循环过程中正负极发生的充放电??

图１．２锂硫电池恒电流充放电曲线和ＣＶ曲线［４２］??

??图１．３锂硫电池穿梭效应示意图Ｍ??（１）多硫化物的穿梭效应。图１．３是锂硫电池穿梭效应的示意图，穿梭效应??指的是在循环过程中形成具有不同的形貌与结构的多硫化物［９￣５７］。锂离子电池主??要是依靠锂离子在正负极之间穿梭，是一种锂化与去锂化的反应［５８１。与此不同的??是，锂硫电池主要是可逆的化学反应并产生了一系列的多硫化物。尤其是，这些??中间产物多硫化物很容易溶解于电解液，不仅导致活性物质的损失［５９］，而且容易??引起负极的钝化。引起钝化的原因是锂负极表面沉积一层导电性差的硫化锂，从??而降低了整个电池的性能［６Ｇ，６１１。而且，多硫化物持续性的溶解导致材料形态结构??的改变从而引起更严重的穿梭效应，最终导致电极的退化。这个过程实际上对应??的是长链多硫化物扩散通过隔膜到锂负极，然后被还原成了短链的多硫化物。短??链的多硫化物在正极转变为长链的多硫化物。这种可溶解性扰乱了硫在导电骨架??的均匀分散


本文编号：2927321