用硫酸铜与二硫代氨基甲酸锌联合促进硫化聚丙烯腈正极材料的合成
为提高硫化聚丙烯腈正极的电化学性能，本文对聚丙烯腈（PAN）的硫化反应进行了研究，力图提高硫化聚丙烯腈材料中硫元素的含量。具体开展了三方面的研究工作： （1）研究了在聚丙烯腈（PAN）硫化反应体系中引入环化反应促进剂（硝酸镍、硝酸钴或硫酸铜），通过促进PAN的环化反应，提高结构规整度，增加产物中含硫量。研究结果表明，硫酸铜的引入可使产物硫含量提升到52.39wt%，并在结构中形成CuS。以其为正极，锂电池在0.2C（1C=600mAhg-1）倍率下，电池首次放电容量达到863.7mAhg-1，100次循环后，其容量保持率为70%。 （2）探究了在聚丙烯腈（PAN）硫化反应体系中引入硫化促进剂（N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌（ZDB）或二硫化二苯并噻唑（MBT））对PAN硫化反应的影响。研究发现，硫化促进剂可以增加反应活性位点，促进了S与PAN反应的进行，提高了产物的含硫量。结果表明，ZDB对PAN硫化反应有较好的促进作用，可将产物硫含量提高至54.13wt%。以其为正极，锂电池在0.2C条件下，首次放电容量为829.0mAhg-1，50次循环后，容量保持率可以达到90%。 （3）设计了硫酸铜与ZDB共同促进S与PAN反应的研究，发现了二者的联合作用，证明了其可以提高以该产物为正极活性物质的锂电池循环稳定性。在0.2C时，电池首次放电容量为805.4mAhg-1，经100次循环后放电容量为600.8mAhg-1，容量保持率为92%。环化反应促进剂与硫化反应促进剂的联合作用，可以既提高含硫量与放电容量，又提高循环稳定性，为高比能电池的开发提供依据。
正极材料;硫化聚丙烯腈;硫酸铜;二硫代氨基甲酸锌;电化学性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
姚明
2022
中文
TM242
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）