隨著人們對電池體系能量密度的追求,鋰硫電池、鋰空氣電池體系被人們越來越多的關(guān)注。因?yàn)殇嚵螂姵伢w系能夠與現(xiàn)有鋰離子電池的工藝更好的結(jié)合,因此被認(rèn)為最有希望產(chǎn)業(yè)化的下一代電池體系。盡管有大量工作對鋰硫電池進(jìn)行了研究,并且取得了一定的突破,然而硫正極低的電子電導(dǎo)率、飛梭效應(yīng)、低的倍率性能和活性物質(zhì)的利用率依然是棘手的問題。另外,復(fù)雜的制備方法使得成本效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)出來。此外,目前多數(shù)的研究主要集中在低容量的紐扣電池,關(guān)于高容量的一體化的柔性Li-S電池體系研究相對欠缺。針對以上這些問題,我們分別對Li-S電池的正極進(jìn)行了設(shè)計開發(fā),隔膜的修飾改進(jìn),最后到柔性全電池的制備及其在可穿戴用電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。論文具體分如下四部分:1、概述了鋰硫電池的工作原理,優(yōu)勢和不足�？偨Y(jié)了鋰硫電池中正極、負(fù)極、隔膜等方面的研究進(jìn)展,提出了面臨的問題和解決的策略。2、多孔碳化鉬納米棒作為新的鋰硫電池雙功能正極宿主材料。多硫化物的穿梭效應(yīng)是鋰硫電池的主要障礙。盡管人們已經(jīng)通過各種方式努力來抑制穿梭過程,但仍然迫切需要具有高電導(dǎo)率的,同時對對多硫化物具有更強(qiáng)吸附能力的材料。在鋰硫電池中,另一個重要問題是硫化鋰... 

【文章來源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池主要應(yīng)用的領(lǐng)域

普遍認(rèn)為 Li-S 電池的在循環(huán)過程中需要經(jīng)歷以下幾個過程：在放電過程中，固冠形的 S8開環(huán)生成鏈狀的 Li2S8，對應(yīng)著在 2.3 V 左右有第一個放電平臺；隨后轉(zhuǎn)化為 Li2S6，Li2S4等溶于有機(jī)電解液的高階多硫化物，相應(yīng)在 2.3 V-2.1 V 之第二個放電平臺；第三個放電平臺在 2.1 V 左右，對應(yīng)著可溶性的多硫化物轉(zhuǎn)化的 Li2S2/Li2S。隨后的充電過程是上述過程的逆反應(yīng)。Li2S/Li2S2被氧化形成 Li24～8），不溶于電解液的固體轉(zhuǎn)化為可溶的高階多硫化物，之后進(jìn)一步被氧化生單質(zhì)硫。[3]

圖 1-3 CMK-3 及其硫復(fù)合物 CMK-3/S 結(jié)構(gòu)示意圖。i-S 電池的正極材料 S/Li2S 是絕緣體。為了改善 Li-S 電池的電化學(xué)性能最直接高正極的電導(dǎo)率。目前為止，碳材料是研究并應(yīng)用最為廣泛的導(dǎo)電材料。它具電性，化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)和形貌可調(diào)等優(yōu)勢。因此，碳/硫復(fù)合物應(yīng)用研究，同樣也是非常有效的改善 Li-S 電池性能的方式之一。在 Li-S 電池這些碳材料可以用作硫及其衍生物的宿主材料或者包覆材料。其中，開創(chuàng)性工09 年 Nazar 等人開發(fā)的一種高度有序的介孔碳/硫正極并在 Li-S 電池中應(yīng)用。


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