硫形态对硫/碳复合材料性能的影响
发布时间：2021-09-21 21:26
以有机系介孔碳（SWOAC）作为载体,分别采用升华硫和化学沉淀法制备的单质硫与SWOAC复合,制备得硫/碳复合材料,用XRD、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、恒流充放电和循环伏安等测试对产物进行分析。以沉淀法制备的单质硫制得的复合材料,用氩气保护,在150℃下保持5 h、300℃下保持3 h后,电化学性能较好,以0.2 C在1.53.0 V循环,首次放电比容量为809.5 m Ah/g,循环20次保持在801.5 m Ah/g,容量衰减率为1%。
【文章来源】：电池. 2014,44(05)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
单质硫、SWOAC及硫/碳复合材料的XＲD图
⒊恋砹蚣傲?碳复合材料的FESEM图Fig.2Fieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM)photographsofSWOAC，precipitatedsulfurandS/Ccomposites从图2可知，SWOAC的颗粒为棱角分明的碎石片状，复合后颗粒增大，尤其是2号、3号复合材料经过热处理，颗粒变得圆润，体积变大，可能形成了SWOAC与单质硫相互交叠的夹心层。1号和2号复合材料，沉淀硫的生成直接发生在碳材料的孔隙或孔间，表面没有硫薄膜覆盖。沉淀法制备的硫单质的颗粒粒径较小且均匀，约为80nm，为亚微米级。2.4电化学性能分析复合材料的电化学阻抗谱见图3。图3复合材料的EISFig.3Electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)ofcomposites284
第5期张胜利，等:硫形态对锂硫电池硫基复合材料性能的影响图3中3种复合材料的EIS相似，分别由高频区的电荷传递阻抗(Ｒct)和低频区的扩散阻抗组成。2号复合材料的Ｒct最小，约为10Ω，而1号复合材料的Ｒct最大，为178Ω。这说明未经高温处理的沉淀硫与碳材料结合不紧密，活性低，高温处理后，与碳材料结合的紧密度提高，导电性增加。复合材料以0.2C充放电的电化学性能见图4。图4复合材料以0.2C充放电的电化学性能Fig.4Electrochemicalperformanceofcompositescharged-dischargedwith0.2C从图4a可知，放电曲线分别在2.3V和2.1V附近有两个平台。2号复合材料的放电平台较长，放电电压较高，放电比容量达809.5mAh/g，与1号复合材料的657.1mAh/g相比有所提高;3号复合材料首次放电比容量为689.1mAh/g，与另外两种材料相比，库仑效率较低。这说明沉淀硫经热处理，能更好地负载在碳材料的碳孔结构中，且不会堵塞碳材料的微介孔，保证了离子和电子的顺畅传导。从图4b可知，复合材料的库仑效率均能达到80%左右，循环性能均较好，容量保持率较高。2号、3号复合材料前4次循环比容量衰减稍严重，之后趋于稳定。这可能是复合材料表面有裸露的硫单质，在充放电过程中生成多硫化锂，溶解到电解液中，造成不可逆容量损失。2号复合材料首次放电比容量最高，循环20次放电比容量为801.5mAh/g，衰减很少，说明表面裸露的少量硫经热处理后，与碳紧密结合。复合材料的循环伏安曲线见图5。从图5可知，材料的循环伏安曲线均表现一个较大的氧化峰和两个较小的还原峰。两个还原峰分别在2.3V［S8分子转换成多聚态硫化锂Li2Sx(4≤x≤8)］和2.1V［多聚态硫化锂被还原成低聚态硫化锂Li2Sx(1≤x≤4)］附近。氧化过图5复合材料的循?
【参考文献】：
期刊论文
[1]含单质硫正极复合材料[J]. 苗力孝,王维坤,王梦佳,段博超,杨裕生,王安邦. 化学进展. 2013(11)
本文编号：3402519
【文章来源】：电池. 2014,44(05)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
单质硫、SWOAC及硫/碳复合材料的XＲD图
⒊恋砹蚣傲?碳复合材料的FESEM图Fig.2Fieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM)photographsofSWOAC，precipitatedsulfurandS/Ccomposites从图2可知，SWOAC的颗粒为棱角分明的碎石片状，复合后颗粒增大，尤其是2号、3号复合材料经过热处理，颗粒变得圆润，体积变大，可能形成了SWOAC与单质硫相互交叠的夹心层。1号和2号复合材料，沉淀硫的生成直接发生在碳材料的孔隙或孔间，表面没有硫薄膜覆盖。沉淀法制备的硫单质的颗粒粒径较小且均匀，约为80nm，为亚微米级。2.4电化学性能分析复合材料的电化学阻抗谱见图3。图3复合材料的EISFig.3Electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)ofcomposites284
第5期张胜利，等:硫形态对锂硫电池硫基复合材料性能的影响图3中3种复合材料的EIS相似，分别由高频区的电荷传递阻抗(Ｒct)和低频区的扩散阻抗组成。2号复合材料的Ｒct最小，约为10Ω，而1号复合材料的Ｒct最大，为178Ω。这说明未经高温处理的沉淀硫与碳材料结合不紧密，活性低，高温处理后，与碳材料结合的紧密度提高，导电性增加。复合材料以0.2C充放电的电化学性能见图4。图4复合材料以0.2C充放电的电化学性能Fig.4Electrochemicalperformanceofcompositescharged-dischargedwith0.2C从图4a可知，放电曲线分别在2.3V和2.1V附近有两个平台。2号复合材料的放电平台较长，放电电压较高，放电比容量达809.5mAh/g，与1号复合材料的657.1mAh/g相比有所提高;3号复合材料首次放电比容量为689.1mAh/g，与另外两种材料相比，库仑效率较低。这说明沉淀硫经热处理，能更好地负载在碳材料的碳孔结构中，且不会堵塞碳材料的微介孔，保证了离子和电子的顺畅传导。从图4b可知，复合材料的库仑效率均能达到80%左右，循环性能均较好，容量保持率较高。2号、3号复合材料前4次循环比容量衰减稍严重，之后趋于稳定。这可能是复合材料表面有裸露的硫单质，在充放电过程中生成多硫化锂，溶解到电解液中，造成不可逆容量损失。2号复合材料首次放电比容量最高，循环20次放电比容量为801.5mAh/g，衰减很少，说明表面裸露的少量硫经热处理后，与碳紧密结合。复合材料的循环伏安曲线见图5。从图5可知，材料的循环伏安曲线均表现一个较大的氧化峰和两个较小的还原峰。两个还原峰分别在2.3V［S8分子转换成多聚态硫化锂Li2Sx(4≤x≤8)］和2.1V［多聚态硫化锂被还原成低聚态硫化锂Li2Sx(1≤x≤4)］附近。氧化过图5复合材料的循?
【参考文献】：
期刊论文
[1]含单质硫正极复合材料[J]. 苗力孝,王维坤,王梦佳,段博超,杨裕生,王安邦. 化学进展. 2013(11)
本文编号：3402519
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3402519.html
