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为了获得高性能的锂硫电池正极材料,采用先超声分散再进行热处理的方法制备了负载ZnS的介孔炭复合材料(ZnS/MC),进而用热复合法获得负载有ZnS的介孔炭复合硫正极材料(ZnS/MC/S).XRD、SEM、EDS和N2吸附脱附等温线表明,当ZnS含量低于17wt％时,通过超声波分散,ZnS可以均匀负载到介孔炭中;但热处理或提高ZnS含量时ZnS会发生聚集,形成闪锌矿型ZnS晶相.循环伏安测试表明,ZnS对多硫离子的氧化起促进作用;充放电测试表明,ZnS/MC/S电极的初始放电比容量为1354.6 mAh/g,首次充放电库仑效率为98.7％; 50次循环后容量仍有650 mAh/g.

关键词: 锂硫电池 , ZnS , 介孔炭 , 超声波分散 , 循环性能

以荷叶制备多级孔碳硫复合正极材料及性能研究

杨书廷 , 闫崇 , 曹朝霞 , 史梦姣 , 李艳蕾 , 尹艳红

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150373

以荷叶为原料,采用多阶炭化的方法,得到高比表面积(572.1 m2/g)和存在大量多级孔尤其微孔(平均孔径3.31 nm)结构居多的炭骨架,继而用高能球磨法及熔融法与单质硫进行复合制备出不同含硫量(48wt%,62wt%,71wt%)碳/硫复合材料。通过XRD、FESEM、EDS和TG对材料结构和形貌进行表征,结果表明硫被均匀固定在多孔碳材料的类石墨烯层状结构和类微米棒结构中。充放电测试表明,62wt%含硫量的复合正极材料性能表现最佳,在0.1C,1.2~2.8 V范围内充放电,首次放电比容量达1246 mAh/g,100次循环后依旧保持在600 mAh/g,制备出的复合正极材料对多硫化物的“穿梭效应”起到了抑制作用。

关键词: 锂硫电池 , 多阶炭化 , 多级孔 , 荷叶

二维晶体材料MXene的电化学应用研究进展?

申长洁 , 王李波 , 张恒 , 周爱国 , 刘凡凡 , 王冰心

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.19.021

MXene 是一种类石墨烯结构的新型二维过渡金属碳化物或碳氮化物,通过氟盐和盐酸或氢氟酸刻蚀前驱体 MAX相中的活泼金属元素得到,其化学通式为 Mn+1 XnT(n=1,2,3…),T表示表面所附着的官能团(-H、-F或-OH)。得益于其表面的官能团,MXene在储能方面应用较为广泛。通过表面改性、离子插层,增加 MXene晶面间距,提高离子传输效率,以优化 MXene在电化学方面的应用。综述了以 Ti3 C2为代表的 MXene的制备方法、理论研究以及在锂离子电池、锂硫电池、超级电容器等方面的应用研究进展,展望了 MXene 在电化学领域的应用前景和未来的研究方向。

关键词: Ti3 C2 , 二维材料 , 锂离子电池 , 锂硫电池 , 超级电容器

TiO2-聚吡咯纳米复合材料的电化学制备及其在锂硫电池中的应用?

赵云 , 朱文 , 张丽丽 , 曹政 , 崇保和

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.20.002

采用电化学沉积的方法,以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为基底,制备出高度有序的TiO2-聚吡咯(PPy)纳米阵列,再通过共热法,将单质硫颗粒负载到基底阵列中,得到 S/PPy/TiO2纳米阵列结构复合材料。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDX)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表征结果表明, TiO2纳米管高度有序平行排列,管径约120 nm,聚吡咯均匀沉积在纳米管壁上,复合材料中硫的质量分数约为61.9%。电化学测试结果表明,在0.1C电流密度下,S/PPy/TiO2纳米复合材料首次循环比容量达1155 mAh·g-1,100次循环后比容量为648.4 mAh·g-1,库伦效率保持在96.8%。高容量下良好的循环稳定性能显示出 S/TiO2/PPy纳米阵列结构复合材料作为锂硫电池正极材料的优势。

关键词: 二氧化钛 , 聚吡咯 , 纳米复合材料 , 电化学 , 锂硫电池 , 正极材料

锂硫电池有机电解液研究现状与展望?

卢海 , 袁艳 , 杨庆浩 , 后振中 , 赖延清 , 刘业翔

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.01.001

作为一种高能量密度和绿色环保的储能体系，锂硫电池的发展前景被普遍看好，但是其当前存在的活性材料利用率低、循环性能差、自放电严重等问题，严重制约了实用化进程。放电中间产物多硫化锂在电解液中的溶解与穿梭是导致上述问题的主要原因。人们起初多从改性正极材料入手开展研究工作，但随着认识的不断深入，逐步意识到锂硫电池的另一关键部件———有机电解液亦极大影响着电池性能，因此电解液研究近年来开始备受关注。首先分析了锂硫电池电解液的基本设计理念，然后详细论述了近几年在锂盐、有机溶剂、离子液体、添加剂等方面的研究进展，最后简要展望了电解液今后的发展方向。

关键词: 锂硫电池 , 电解液 , 有机溶剂 , 离子液体 , 添加剂

醚溶剂种类及组成对锂硫电池电化学性能的影响

卢海 , 袁艳 , 覃富荣 , 张凯 , 赖延清 , 刘业翔

中国有色金属学报

选择4种结构相似但链长不同的链状醚(Gn,n=1～4)和环状醚1,3-二氧戊环(DOL)作为锂硫电池的电解液溶剂,研究不同的醚种类及组成对锂硫电池电化学性能的影响规律,探讨溶剂性质与锂硫电池性能之间可能存在的内部联系.结果表明:高黏性溶剂会降低锂硫电池的低电位放电平台;使用纯链状醚作溶剂时,溶剂的施主数(DN值)与锂硫电池性能密切相关,锂硫电池在高DN值溶剂中虽易发生过充、库仑效率低,但若控制DN小于19时,锂硫电池循环期间放电容量更高.因此,在合理范围内,增加多硫化物在电解液中的溶解性有利于提高活性材料的利用率;而当引入DOL与链状醚混合使用时,金属锂/电解液的界面性质一定程度上决定锂硫电池的性能水平,DOL由于成膜作用可以降低界面阻抗、改善锂硫电池的循环性能,且锂硫电池容量与库仑效率均随混合溶剂中DOL含量的增加而逐步提高,但DOL含量不宜过高,锂硫电池在适中的混合溶剂配比下才具有较好的循环稳定性.

关键词: 锂硫电池 , 电解液 , 醚 , 溶剂 , 电化学性能