多硫化碳炔作為鋰二次電池正極材料的研究.pdf

1、硫及有機(jī)硫化物正極材料由于其能量密度高、價格低、毒性低等優(yōu)點成為人們關(guān)注的一種綠色能源。但是由于其電子和離子的絕緣性以及放電產(chǎn)物小分子鋰硫化合物的溶解性，造成正極活性物質(zhì)的利用率低和循環(huán)性能差。為了改善有機(jī)硫化物的性能，我們通過聚偏二氯乙烯脫除鹵化氫制備的碳炔類似物為前驅(qū)體，與單質(zhì)硫共熱制備出了具有“主鏈導(dǎo)電、側(cè)鏈儲能”的多硫化碳炔，即以導(dǎo)電高分子為主鏈，將可以發(fā)生氧化還原的-Sx-(x>2)鏈以側(cè)鏈形式連接在主鏈上。這種結(jié)構(gòu)既能改善正

2、極材料的導(dǎo)電性，提高硫的利用率，又可將部分硫固定在正極區(qū)，減小因多硫離子溶解而帶來的電池性能下降，為高比能二次鋰電池的研究拓展了新的思路。 采用拉曼光譜、X射線衍射、X射線光電子能譜、掃描電鏡、熱分析、元素分析等多種測試手段對300℃、350℃、400℃、450℃下的多硫化碳炔進(jìn)行了表征。結(jié)果表明在這些溫度下我們制備的多硫化碳炔產(chǎn)物中含有C-S鍵，產(chǎn)物中確有S-S鍵以化學(xué)鍵的形式鍵合在SP<'2>雜化的碳基體上，具備“主鏈導(dǎo)電、

3、側(cè)鏈儲能”的結(jié)構(gòu)特點，接近理想多硫化碳炔的結(jié)構(gòu)。 通過多硫化碳炔在不同電解液中的電化學(xué)性能測試我們可以得知，多硫化碳炔在酯類電解液與醚類電解液中表現(xiàn)出不同的電化學(xué)性能。在醚類1M LiClO<,4>/DOL+DME電解液中，多硫化碳炔表現(xiàn)為典型呈現(xiàn)出典型的單質(zhì)硫或有機(jī)多硫化物的放電特征，具有2.4V和2.1V的放電平臺，電池首次放電容量是747mAh·g<'-1>，60次循環(huán)容量為238mAh·g<'-1>，容量衰減地比較快；而

4、在酯類電解液1M LiPF<,6>/EC+DEC中，沒有典型的放電平臺，只有電位遞減的放電區(qū)域，在酯類電解液中容量衰減緩慢，循環(huán)性能得到了明顯的提高。電池的首次放電比容量達(dá)799mAh·g<'-1>，60次循環(huán)放電比容量仍維持在520mAh·g<'-1>，容量保持率為65％，充放電效率幾乎100％。利用X射線衍射、X射線光電子能譜、交流阻抗測試手段比較了多硫化碳炔在酯類電解液與醚類電解液中的充放電機(jī)制，結(jié)果表明，多硫化碳炔在兩種電解液中