锂硫电池用硫化锂正极复合材料的研究现状

锂硫电池采用硫化锂作为正极材料时,不仅具有较高的理论比容量(1166m A?h/g),还可用高嵌锂能力的碳或硅材料代替金属锂负极,有效避免锂枝晶刺穿隔膜造成的短路现象,故该储能体系为国内外学者所广泛关注。本文围绕硫化锂/金属、硫化锂/碳、硫化锂/导电聚合物3类复合材料体系综述硫化锂正极复合材料近年来的研究现状。同时,对电极材料的设计和功能化制备进行了阐述,指出了硫化锂正极复合材料未来的研究方向应注重不同导电复合材料的协同使用,并注重电极材料的结构设计,向多元复合、多级结构方向发展。另外,还要通过降低硫化锂的粒径以提高活性物质负载量和循环稳定性,最终获得高性能的锂硫电池。

玉米芯基多孔碳的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池理论比容量高、成本低、环境友好,但硫正极仍面临导电性差、容量衰减快、体积膨胀等问题。采用生物质废弃物玉米芯作为碳源,KOH为活化剂,通过不同工艺制备了三种多孔碳材料。利用XRD、SEM、BET等对多孔碳产品的物相形貌等进行表征后发现,采用一次活化工艺所制备的多孔碳材料具有大量相互贯通的孔道结构,故具有高的比表面积(1 578.64 m^2/g)与较大的孔容(0.93 cm^3/g)。覆硫后用于锂硫电池正极,可作为三维导电骨架显著提高硫正极的导电率,并对单质硫表现出较高的吸附性能。电化学测试表明改性正极材料首次放电比容量为1 050.7 mAh/g,50周循环后容量保持率为50.4%。综合对比表明,一次活化工艺为利用此类生物质废弃物制备多孔碳材料提供了优化方案。

锂硫电池用玉米苞叶基活性炭/硫复合正极材料的电化学性能

锂硫电池因具有超高的理论比容量(1675 mA·h·g^(-1))而被认为是最具有应用前景的二次电池。但硫基正极面临着硫导电性差、利用率低、正极结构稳定性差等问题。采用KOH化学活化法将廉价易得的农业废弃物玉米苞叶制备为多孔碳材料后,与升华硫复合获得硫/碳复合材料。利用XRD、SEM、TEM和BET对该硫/碳复合材料的微观结构、形貌等进行表征发现,玉米苞叶制备的多孔碳材料具有类石墨烯片层结构,且表面具有大量的介孔结构,硫元素均匀分布在多孔碳材料中。采用恒流充放电和交流阻抗法对该复合材料正极电化学性能进行测试发现其具有较高的放电比容量和良好的循环性能,这是由于类石墨烯片层结构的多孔碳材料提高了硫正极的导电性,且其极大的比表面积大幅增加了电化学反应位点,提高了硫的利用率。

柔性聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极研究进展

锂硫电池具有高能量密度、低成本和环境友好等特点,被认为是最具潜力的下一代储能体系之一。介绍了柔性导电聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极材料方面的研究进展,并与传统的聚苯胺或碳质材料单独改性硫基正极材料进行对比。围绕后者在单独改性中存在的电化学性能不佳的问题,对柔性导电聚苯胺与碳质材料二元复合改性硫基正极材料的结构设计和制备方法等进行综述,并对其未来发展方向和商业化应用进行展望。

高性能锂硫电池正极复合材料研究现状

锂硫电池具有理论比容量高(1 675 mA·h/g)、硫资源丰富、环境友好无毒和价格低廉等优点,是下一代二次电池的研究重点。单质硫作为锂硫电池正极材料时,其导电性差、中间产物溶解及放电过程体积膨胀导致的电化学性能衰减,严重制约着锂硫电池的商品化。对单质硫进行复合是目前主要的改性方法和研究热点。综述了吸附型、包覆型和多元复合型等多种硫基正极复合材料的研究现状,分析了复合材料微观结构对其电化学性能的影响,并展望了硫基正极复合材料及锂硫电池的发展前景。