沸石基鋰硫電池正極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、鋰硫電池被認為是最有發(fā)展前景的二次電池體系，相比于傳統(tǒng)的二次電池，鋰硫電池在理論比容量和理論能量密度上有明顯優(yōu)勢，分別達到1675 mAh/g，2600 Wh/kg，這使得鋰硫電池成為目前人們研究的熱點。目前鋰硫電池主要面臨以下幾個問題：首先是電池反應過程中多硫化物的溶解和遷移，其次是硫正極反應前后的巨大體積形變?，F(xiàn)有的研究中，人們常采用具有強吸附能力和發(fā)達孔隙的碳材料來緩解上述問題。沸石是一種具有強吸附能力的天然礦物，常被用作化工生產(chǎn)

2、中硫化物的吸附劑，對硫(S)有著很好的親和性，同時沸石本身的強吸附能力和發(fā)達孔隙能有效減少多硫化物的溶解和遷移。本論文中，主要制備了天然沸石/S、改性沸石/S和13X沸石分子篩/S復合材料，并采用X射線衍射、掃描電鏡和比表面分析儀對復合材料進行結構形貌表征分析，通過充放電性能測試、循環(huán)伏安特性和交流阻抗對復合材料進行電化學性能分析。
　　本論文首先驗證了天然沸石作為單質硫載體的可行性，通過預處理對沸石進行除雜。然后通過加熱熔融法制

3、備了含硫40％的天然沸石/S復合材料，以0.2 C大小的電流密度對復合材料進行充放電性能測試，首次放電比容量為950.6 mAh/g，100次循環(huán)后對應的放電比容量為583.6 mAh/g，容量保持率為61.3%。
　　由于天然沸石的比表面積較小，本論文通過酸洗、鹽洗改性沸石，擴寬其孔隙大小、提高吸附能力。加熱熔融法制備含硫40%、50%和60%的天然沸石/S、酸洗改性沸石/S、鹽洗改性沸石/S復合材料，三種材料均在40%注硫量下

4、表現(xiàn)出最佳的電化學性能，初始容量分別為950.6、1068.1、1116.7 mAh/g，其中鹽洗改性沸石/S復合材料表現(xiàn)出最好的電化學性能。表明鹽洗改性后的復合材料表現(xiàn)出更好的電化學性能，且該方法簡單易行，制備周期短。
　　最后采用比表面積更大，孔隙結構更加發(fā)達的13X沸石分子篩作為正極硫的載體，它的比表面積是223.05 m2/g。通過熱熔融法注硫制備了含硫40%的13X沸石分子篩/S復合材料，在0.2 C的電流密度下，13X