【摘 要】
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锂硫电池因其较高的理论能量密度(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g)而备受关注,但目前锂硫电池存在活性物质利用率低、循环寿命不高和安全性差等问题,是阻碍锂硫电池进一
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锂硫电池因其较高的理论能量密度(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g)而备受关注,但目前锂硫电池存在活性物质利用率低、循环寿命不高和安全性差等问题,是阻碍锂硫电池进一步研究的关键所在。针对上述问题,目前科研人员主要通过优化硫复合正极材料方面进行研究,从而提高电池电化学性能。聚吡咯(PPy)是一种具有良好电荷传输能力的高分子,经过适当的掺杂可以获得高的导电性,在传感器、电容器、太阳能电池中具有广泛的应用。但是形貌的不确定性在一定程度上限制了其应用,因此在聚合的过程中使用模板形成特定的形貌以提高其导电性能及可加工性成为研究的重点。本文将聚吡咯为正极骨架与硫复合,并对此正极材料的电化学性能进行了表征。主要研究内容如下:1.本文通过添加不同浓度CTAB表面活性剂充当软模板从而制备了不同形貌的PPy,实验结果表明:随着CTAB浓度从1 cmc到12 cmc的增加,PPy形貌呈现出球状转变为环状再到网状的过程。其中,3 cmc时的环状PPy比表面积最大孔隙最多,与硫复合后制备的正极材料电化学性能最优,首次放电比容量达到1080.6 mAh/g,五十循环后仍为900.3 mAh/g。2.本文讨论了不同PPy混硫量对PPy/S复合正极材料含硫量以及电化学性能的影响,实验结果表明:随着混硫量的增加,复合材料的含硫量也增加,但导电性也随之下降。其中,PPy:S=1:2时PPy/S的循环性能和倍率性能最为突出,首次放电比容量达到1080.6 mAh/g,五十循环后容量保持率为83.3%。3.本文研究了不同混硫工艺对PPy/S复合正极材料及电化学性能的影响,实验结果表明:球磨混合相比手动研磨能使PPy与S材料复合更加均匀,其中湿法球磨因其能使硫颗粒更均匀地嵌入在PPy的孔隙内,更加提高了活性物质的利用率。首次放电比容量达到1200.2 mAh/g,并表现出了良好的循环性能。
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