微纳结构碳材料在高容量、高稳定性锂硫电池中的应用研究
以硫为正极材料的锂硫电池，具有高的理论容量、成本低廉、环境友好等优点，被认为是一种极具前景的二次电池体系。但是对于实现锂硫电池的商业化应用，存在两个主要的问题需要解决：1）单质硫导电性较差；2）充放电过程中产生的多硫化物易溶解于有机电解液中并在正负极之间发生“穿梭效应”。因此，提高硫电极的导电性和抑制多硫化物的溶解和流失，被认为是实现锂硫电池商业化应用的关键。本文通过一种简单易行的高温热解法制备了硫氮共掺杂石墨烯和硼掺杂石墨烯，采用刮涂法将掺杂石墨烯涂覆在硫正极表面，改进电极结构。主要内容如下： （1）通过将硫脲和还原氧化石墨烯高温热解，制得硫氮共掺杂石墨烯SNGE；通过简易的涂覆法将制得的SNGE涂覆在硫负载的多孔碳纳米管正极表面。结构形貌表征证实，硫、氮原子被掺杂到SNGE结构中；电化学性能测试表明，电极的导电性得到提高；得益于SNGE夹层的优良导电性和对多硫化物的物理拦截、化学吸附的功能特点，“穿梭效应”被有效抑制，极大提高了硫的利用率，取得了 0.25C 下1463 mAhg-1，40C下130mAhg-1放电比容量的倍率性能，及在8C和10C下分别以0.01%和0.03%的衰减率循环1000圈的稳定循环性能。 （2）通过将硼酸和还原氧化石墨烯高温下热解，制得硼掺杂石墨烯BGE；通过简易的刮涂法将BGE涂覆在硫负载的碳纳米管正极表面。形貌结构表征，硼原子被成功掺杂到石墨烯结构，电化学测试表明BGE夹层提高了电极导电性；得益于其对多硫化物物理拦截和化学吸附功能特点，电池取得了在10C下490 mAhg-1的放电比容量的倍率性能，及以~250 mAh g-1放电比容量900圈循环的循环性能。
锂硫电池;微纳结构;碳材料;高温热解法
温州大学
硕士
化学
杨植
2016
中文
O613.71
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）