新型锂二次电池正极含硫复合材料的研究

摘要

开发高比容量的正极材料是现今提高锂(离子)电池的能量密度的有效途径之一.该论文研究一种高容量含硫复合材料的制备,结构表征和电化学特性.它是由单质硫与聚丙烯腈在一定条件下反应,合成出的一种新型含硫复合材料,其首次充放电可逆比容量达660mAh/g,经110次充放电循环,比容量仍保持为500mAh/g,并在-15℃和40℃均呈现了良好充放电特性.通过对合成材料进行XRD、FTIR、BSE、TGA等结构表征,初步认为合成物是由有机多硫化物和单质硫构成的复合体,并探讨了反应机理.这种有机多硫化物是以导电高分子为主体,硫原子以侧链的形态连接在主链碳原子上的聚合物.同时环化成网状结构,使过量的单质硫嵌套其中.基于这种结构,探讨了该复合材料的充放电机制.硫的这二种存在形态可以抑制硫及其电化学反应产物溶解到电解质中,从而改善了硫电极的循环性能.该工作还采用相分离技术制备了多孔聚合物电解质膜,它克服了Bellcore抽提工艺的操作复杂的缺陷.聚合物电解质有助于提高锂金属作为负极使用的潜力.将上述复合材料制备成的正极,多孔聚合物电解质和锂金属组装成锂电池,考察了正极复合材料的比容量、循环性能、充放电可逆性、自放电等,表明其良好的电化学性能.该工作亦考察了较大量复合材料制备和相应复合材料的性能.

目录

文摘

英文文摘

第一章 综述

引言

1.1 聚合物电解质

1.2 锂电池的单质硫与硫化物正极的研究现状

1.3 本论文的研究内容和意义

参考文献

第二章 实验研究方法

第三章 PAN/S复合正极料的制备与表征

3.1 PAN/S复合正极材料的制备

3.2 实验条件的优选

3.3 导电聚合物PAN/S正极材料的表征

3.4 可能的机理分析

本章小结

参考文献

第四章 PAN/S复合正极材料的电化学性能研究

4.1 正极的制备

4.2 锂电池的制作

4.3 多孔聚合物膜的制备

4.4 正极材料电化学性能测试与结果讨论

4.5 实验的放大

4.6 本章小结

参考文献

结论

攻读硕士学期间所发表的文章

致谢