核壳结构S@PPy复合锂硫电池正极材料的合成及电化学性能

摘要

含硫正极材料具有环境友好、成本低廉、能量密度高等特性,因此锂硫电池在电动汽车电源等方面展现了诱人的应用前景.但由于单质硫本身导电性极差,且容易形成多硫化物溶解进入电解液中,制约了其利用率和循环性能.为解决这一问题,笔者将硫包埋在导电聚合物中形成核壳结构以改善其性能.实验结果表明:使用聚吡咯(PPy)包覆硫的锂硫电池正极材料具有良好的容量保持率,其循环性能显著提高.首次充电容量1200mAh/g,放电容量980mAh/g,20次循环容量保持率在85％以上.进一步的分析表明:在充放电循环过程中,PPy形成的网状结构能够容纳和释放多硫化物，从而显著地抑制了其在电解液中的溶解.在研究中我们还发现:除控制导电聚合物PPy层的厚度外,掺杂聚阴离子同样可以显著提升电池的循环性能.可以预料,在对PPy层和多硫化物之间的界面行为进行更加深入的研究后,可以在设计制造长循环寿命锂硫电池方面取得更大的进展.