三聚磷腈复合硫正极材料的电化学性能研究

采用亲核取代方法制备了正极材料三聚磷腈复合硫,并以金属锂为负极组装成扣式模拟电池。红外吸收光谱及XRD实验表明:材料为聚磷腈与硫的混合物,聚磷腈主要以无定形态存在;循环伏安、恒流充放电测试表明:复合材料中溶入到电解液中的多硫离子的氧化还原过程是电化学迟缓过程,复合材料吸附及驻留了部分电解液,对"飞梭效应"有抑制作用;交流阻抗谱测试表明,复合材料中硫已经在聚磷腈基质中得到高度分散。

间硝基苯胺基取代的三聚磷腈复合硫正极材料性能研究

采用间硝基苯胺制备混合取代三聚磷腈复合硫正极材料MPS,并对其进行了热处理。MPS上没有发生锂离子在苯胺基上的嵌入和脱嵌反应,首次放电比容量为847.3 mAh/g,30次循环后比容量为199.1 mAh/g。MPS电化学性能与TPS相似,间硝基苯胺基对S-S键起一定保护催化作用,晶态硫含量增加,比容量相对TPS有提高,衰减速率稍变大。热处理后,断裂的磷腈基团和间硝基苯胺取代基在活性硫表面较厚的包覆,导致放电比容量有较大幅度降低,首次为320 mAh/g。但相比热处理前,比容量下降缓慢,第二次容量保持率为93.1%,平均容量衰减率为2.5%。

热处理对三聚磷腈复合硫正极材料性能的影响

通过亲核取代方法合成了一种新型三聚磷腈复合硫正极材料TPS,并对其进行了热处理。TPS是环部分破裂的硫化三聚磷腈和单质硫的混合物,磷腈基团将表面修饰呈棱角形貌;热处理后氮磷链断裂,主体结构为硫,在Li CF3SO3/DME+DGM电解液50u A电流下首次放电比容量为1058.7m Ah/g,高于热处理前的627.4m Ah/g。热处理后硫引起的"飞梭效应"较严重,前15次循环比容量都高于TPS,从第5次开始,容量保持率要低于TPS。30次循环后比容量为102m Ah/g,小于TPS的197.44m Ah/g。