鎳硫基復(fù)合物正極材料的制備研究.pdf

1、以單質(zhì)硫?yàn)檎龢O,金屬鋰為負(fù)極的可充電鋰硫電池體系因其具有很高的理論比容量和比能量而備受關(guān)注,且單質(zhì)硫資源豐富、成本低及環(huán)保友好,使得鋰硫電池成為下一代鋰電池中最具發(fā)展前景的電池。但是,鋰硫電池因其正極中單質(zhì)硫及其放電產(chǎn)物導(dǎo)電性差,且充放電過程中產(chǎn)生的多硫化物易溶于電解液等,使得鋰硫電池正極活性物質(zhì)利用率低及循環(huán)性能差等缺點(diǎn),從而限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文采用無鈀化學(xué)鍍和氫等離子體還原法制備了中空鎳?yán)w維管,并通過向硫正極中

2、引入具有特殊中空結(jié)構(gòu)的金屬鎳?yán)w維管來吸附承載活性物質(zhì)硫,制備了含鎳?yán)w維管/硫復(fù)合正極材料。此外,采用直接加入、熱處理法及浸漬法三種不同的方法制備了不同硫正極復(fù)合材料。采用SEM、EDAX及XRD對(duì)硫正極復(fù)合材料的形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并通過充放電測(cè)試、循環(huán)性能測(cè)試及交流阻抗譜測(cè)試對(duì)復(fù)合材料硫正極的電化學(xué)性能進(jìn)行了分析。采用無鈀化學(xué)鍍和氫等離子體還原法制備的中空鎳?yán)w維管管壁粗糙且有微孔,管徑為約為10~15μm,壁厚約為0.7μm。

3、采用直接加入和熱處理兩種不同方法制備了含鎳?yán)w維管/硫復(fù)合正極,并研究了不同鎳含量下、不同放電電流密度下直接加入法制備的含鎳?yán)w維管正極的鋰硫電池的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明:與未含鎳?yán)w維管的硫正極相比,含鎳?yán)w維管硫正極呈現(xiàn)出較高的放電比容量和良好的循環(huán)放電特性。當(dāng)放電電流密度為0.2mA/cm2時(shí),其首次放電比容量可達(dá)954.5mAh/g,30次循環(huán)放電后仍保持537.3mAh/g;隨著含鎳量的增加,所對(duì)應(yīng)含量下的硫正極的電化學(xué)性能表現(xiàn)為先

4、上升后下降,其中,含鎳量在15％左右為宜;進(jìn)一步研究了不同放電電流密度下含鎳量15%下硫正極的循環(huán)放電等電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)硫正極能夠承受大電流密度放電,顯示出較好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí),還研究了不同制備方法對(duì)電池電化學(xué)性能的影響。通過比較研究發(fā)現(xiàn)熱處理法制備的含鎳?yán)w維管硫正極的鋰硫電池循環(huán)性能更好,但是容量有比較大的下降。利用Na2S2O3與HCl反應(yīng)制備硫溶膠,并采用浸漬法制備了硫/碳纖維布復(fù)合材料,研究了其電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明,浸漬法