金屬化合物改性高性能鋰-硫電池正極相關材料的研究.pdf

1、鋰-硫電池理論比能量高達2600Wh/Kg，遠高于目前所使用的二次電池的比能量，而且具有環(huán)境友好、價格低廉等優(yōu)點，有望成為下一代商業(yè)化二次電池。但是，活性物質單質硫及其最終放電產物導電性差、放電中間產物多硫化物在電解液中產生“穿梭效應”及放電過程中的體積膨脹等原因導致了其活性物質利用率低、循環(huán)性能差，限制了鋰-硫電池的應用。近來研究者們發(fā)現(xiàn)金屬化合物對提升鋰-硫電池正極相關材料的性能有較好的作用。我們制備并表征了四種金屬氫氧化物包覆的碳

2、硫正極復合材料的性能，同時制備并表征了負載氧化鎂的細菌纖維素中間層的性能，研究了以上兩類材料對電池循環(huán)性能及倍率性能的影響，主要結論如下:
　　1.金屬氫氧化物改性正極材料研究。利用水熱法在制備的碳硫復合材料表面分別生成一層納米氫氧化鋁、納米氫氧化鈷、納米氫氧化鈰和納米氫氧化鎳包覆層，將其制備成正極極片，保證載硫量在2.5mg/cm2，組裝成電池后進行電化學性能測試。結果顯示，納米氫氧化鋁包覆的碳硫復合材料的循環(huán)性能最好，首次放電

3、比容量為1192mAh/g，經過80圈循環(huán)后放電比容量保持在797mAh/g，容量保持率為67％，較碳硫復合材料和其他金屬氫氧化物包覆的碳硫復合材料均有顯著提高，而且也顯示了很好的倍率性能。此外，經過納米金屬氫氧化物處理的碳硫復合材料相比未處理的碳硫復合材料性能均有所提高。
　　2.細菌纖維素/氧化鎂中間層研究。通過原位反應在細菌纖維素表面生成氫氧化鎂，碳化后得到細菌纖維素/氧化鎂中間層復合材料。將其組裝成載硫量2.5mg/cm2