基于电沉积导电高分子改性硫电极的Li-S电池

采用电化学法,在硫电极表面沉积一层聚(3,4–乙烯二氧噻吩)薄膜,并研究了相关锂–硫(Li-S)电池的电化学性能。结果表明,这种简单的电化学方法容易实现在整个硫电极表面制备一层致密、均匀、厚度可控的导电高分子薄膜,并且显著提高Li-S电池的循环稳定性。其中,薄膜电沉积500次时,其改性硫电极的初始放电比容量为955 m Ah/g,在放电电流密度为900 m A/g时,800次充放电循环后比容量为590 m Ah/g,即每个循环的容量损失率仅为0.047%。

硫碳比对Li-S电池性能的影响

分别制备硫碳比为6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的Li-S电池正极材料。采用XRD分析了这4种正极材料的成分结构,用场发射扫描电子显微镜观察了它们的形貌,利用交流阻抗谱、循环伏安和电池充放电测试电池的电化学性能。结果表明:正极材料S∶C=8∶2时,电池在0.2 C放电倍率下,首次放电容量为1299 m Ah/g,100次循环后仍能保持570 m Ah/g左右,经过20次循环后电池的库仑效率仍稳定在99%左右,性能明显优于其他3种正极材料组成的电池。

金属硼化物在Li-S电池正极载体材料中的研究进展

锂硫(Li-S)电池因其高的能量密度、较低的生产成本和环境友好性能而受到广泛关注。其中正极载体材料的合理设计与合成成为解决当前Li-S电池所面临的缓慢反应动力学、实际电池容量及库伦效率低及循环稳定性不足的关键。金属硼化物对多硫化物因具有良好的化学吸附/催化性能,从而在Li-S电池正极载体材料中得到广泛关注。详细介绍了一系列典型金属硼化物如MgB_(2)、Co_(2)B、TiB_(2)、MoB_(x)、ZrB_(2)在Li-S电池正极载体材料中的应用,阐述了不同材料提高Li-S电池性能的方法和策略,并且深入分析了其独特的电化学作用机制,为设计与合成Li-S电池用金属硼化物高效正极载体材料提供指导。

硫化砷在Li-S电池正极材料中的应用研究

本文运用羧基化碳纳米管与对界面有调控作用的As_2S_3分子一起制备电极。通过测试,表明含调控分子的电池性能有所提高。推测是As_2S_3使得多硫化物在液相上转化反应的动力学提高,同时加快多硫化物反应生成固体Li2S2/Li2S的转化过程。

一种小分子材料在Li-S电池正极材料中的应用研究

本文通过组氨酸与碳纳米管在溶液中的自组装制备了一种高效的催化剂用于锂硫电池的正极。通过测试,表明含催化剂的电池性能有所提高。即组氨酸加快多硫化物的反应动力学,促使固体Li2S2/Li2S的快速转化。

剑麻生物质多孔碳/硫复合电极材料的制备及性能

为解决锂硫(Li-S)电池在实际应用中S和Li_(2)S_(2)/Li_(2)S不导电、体积膨胀和多硫化物的“穿梭效应”等问题,本次试验采用化学活化法制备剑麻基生物碳(AC),熔融扩散法制备碳/硫复合正极材料(ACS),因多壁碳纳米管(MWCNTs)具有独特的三维结构,可以抑制多硫化物的穿梭效应,将其作为隔膜涂层(YTC)。试验结果表明,在0.10 C倍率下,YTC电池的初始放电容量为974.3 mAh·g^(-1),循环200圈后容量保持在622 mAh·g^(-1)。进一步说明在隔膜上涂覆MWCNTs与正极材料结合,可提高材料导电性和抑制多硫化物的穿梭效应,表现出良好的循环性能和库伦效率。

含氮杂环化合物抑制锂硫电池多硫化物穿梭效应的理论研究

运用B3LYP-D3方法对含氮杂环化合物对锂硫电池中间产物多硫化物的吸附进行了理论研究.研究发现,杂环吡啶和哒嗪属于中等强度吸附材料,吸附后多硫化物结构保持完整.吡咯和吡唑对多硫化物的吸附弱于前者.电荷在Li2S,Li2S2和含氮杂环间发生明显转移.

Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述

由于汽车工业的持续发展,对高能量密度二次电池的需求逐步增加,锂硫电池开始走进人们的视野.锂硫电池的理论比能量高达2600 Wh/kg,而单质硫的理论比容量达1680 mAh/g.同时,硫的储量丰富,廉价,并且环境友好.虽然可充电锂硫电池相比于传统锂离子电池有诸多优势,但目前其可实现的实际比容量远低于理论比容量,循环寿命也较短等弊端限制了其大规模应用.作者从Li-S电池正极的工作原理出发,对硫正极容量损失及衰减机理做了深刻的解析,并结合本实验室的工作归纳总结了导致硫正极容量衰减的主要因素.针对硫正极容量衰减因素,从碳导电结构、聚合物包覆以及纳米金属氧化物添加剂等方面,对近年来提高硫正极性能的主要研究方向及最新研究进展进行了综述,并对其中存在的问题进行分析,最后对提高Li-S电池的整体性能提出展望.

元素硫介导的氟化共价三嗪骨架的制备与研究

CTFs材料具有独特富氮骨架结构、高比表面积、可调的孔结构、极性表面,以及物理化学稳定性优异,可以作为一种理想的硫容器,载硫后可作为锂硫电池的正极。本文以四氟对苯二甲腈(TFTN)和对苯二甲腈(DCB)作为核心建筑块,以ZnCl2为催化剂,合成了共价三嗪骨架聚合物FN-CTF(1∶3)。负载硫后制备了含硫复合物SFN-CTF(1∶2)。拥有SFN-CTF(1∶2)正极的电池在0.2C下表现出1084.4mA1hg的高容量,在0.5C下循环200次后容量保持率为71.32%。结果证实,SFN-CTF(1∶2)具有较好的化学稳定性,可作为Li-S电池的正极在生产生活中应用。

钴-氮共掺杂空心碳球提升硒正极电化学性能研究

为了解决传统的硒基复合正极材料导电性差,循环寿命短,倍率性能差,活性物质大量流失的问题。本文采用SiO_(2)纳米球为模板,N,N'-二水杨醛乙二胺钴为钴源,盐酸多巴胺为氮源和碳源,合成了一种新型的钴-氮共掺杂空心碳球(Co-N-C),并将其作为硒正极宿主材料复合得到Co-N-C/Se复合正极。在0.5C充放电电流密度下,Co-N-C/Se复合正极材料循环200圈后,比容量仍高达238 mAh·g^(-1),且经过阶梯放电,在40圈后,2.0C大电流充放电密度下,比容量仍能维持在222 mAh·g^(-1)。利用导电碳骨架、多样性的化学吸附位点和催化活性位点协同作用成功获得高比容量、大倍率性能及长循环寿命的Li-Se电池。

中空碳/聚丙烯脂纳米球双重限制锂硫电施的穿梭效应

近年来,锂硫(Li-S)电池以其高的理枪能量密度成为下-'代高比能二次电池的最佳候选者之一。然而,由于硫及其放电产杨的导电性妾遥成电化学反应动力学缓慢,中间多硫化场的穿梭玫使硫正极的家量快速衰减,这严重阻碍了锂硫电池的卖际应用化进程。在这项工作中,我们设计了一种•金心碳.@硫/聚丙烯<(HCN@S-PAN)正极材料,在提高硫正极导电性的同时,对多硫化杨的穿梭进行双重限制。中空碳纳采球(HCN)作为硫的储存彖,不但能够提高导电性,也能在一定程度上捕获多硫化杨。含有锂盐的PAN层进一步阻止多硫化场迁移,同时提供快速的锂离子佟输路徑。所合成的具有双重限制作用的HCN@S-PAN正极材料在0.5C下200次循环后表现出622.3 mAh•g"稳定的放电比彖量,与具有单限制正极材料的电池相比,200周循环的哀量保持率增加了34.9%。这种双重限制结构有效地抑制穿梭效应从而卖现高比能量Li-S电池。