鉬摻雜炭氣凝膠正極材料制備及其鋰硫電池性能的研究.pdf

1、單質(zhì)硫作為鋰硫電池的電極材料具有很高的理論容量(1675 mAh·g-1)和能量密度(2600 Wh·kg-1)，并且資源豐富、價(jià)廉、無(wú)毒等優(yōu)勢(shì)，鋰硫電池成了廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。但硫單質(zhì)本質(zhì)屬性也給鋰硫電池的發(fā)展帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。比如單質(zhì)硫的絕緣性，多硫離子中間產(chǎn)物的溶解性導(dǎo)致的穿梭效應(yīng)等問(wèn)題。為了解決相關(guān)問(wèn)題，從碳材料的制備入手，形成特定的同軸電纜結(jié)構(gòu)的炭氣凝膠(CNCA)，采用鉬氧化物和鉬硫化物的原位摻雜進(jìn)行材料改性。在此基礎(chǔ)上采用與硫單質(zhì)

2、復(fù)合形成鋰硫電池的正極。論文工作中采用X射線衍分析，X射線電子能譜分析，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析，場(chǎng)發(fā)射透射電鏡分析，氮?dú)馕摳椒治龅榷喾N現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法，對(duì)材料的組成、形貌、元素價(jià)態(tài)、孔結(jié)構(gòu)、吸附能力等進(jìn)行測(cè)試和表征，獲得材料結(jié)構(gòu)特征和豐富信息。同時(shí)采用恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等電化學(xué)方法進(jìn)行測(cè)試，獲得的碳硫及其摻雜材料電化學(xué)性能。結(jié)合對(duì)材料結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測(cè)試，對(duì)碳硫復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能間的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究。
　　基

3、于碳納米管(CNT)引導(dǎo)所制備的炭氣凝膠，具有互連特征，呈現(xiàn)出同軸電纜3維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金屬鉬化物摻雜的炭氣凝膠具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、較高的比表面積和孔容，同時(shí)呈現(xiàn)出對(duì)硫和多硫化物的有效的固定和吸附作用，可以抑制多硫化物溶解于電解液，有效提高電極材料的循環(huán)壽命。結(jié)果研究表明，所制得的同軸電纜結(jié)構(gòu)的炭氣凝膠作為鋰硫電池的正極，具有良好的電化學(xué)性能，不僅具有較高的初始容量，而且具有優(yōu)異的循環(huán)性能和優(yōu)良的倍率性能，同時(shí)呈現(xiàn)低的阻抗值。
　　Mo

4、S2修飾的同軸電纜3維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)炭氣凝膠(MoS2-n/CNCA)對(duì)多硫化物具有良好的錨牽作用，再加上較高的比表面積、孔容量和導(dǎo)電性能，作為電極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性、較高的放電容量、優(yōu)異的高倍率性能。其中MoS2-8/CNCA/S的在0.2C條件下初始放電容量為1384 mAh·g-1，200圈后的容量保持率為83％;在5C條件下的放電容量也高達(dá)723 mAh·g-1。
　　以MoO2納米顆粒均勻的鑲嵌在具有同軸電纜3維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)