一种类金属-有机框复合材料热解碳在锂硫电池中的应用

来源 :2017年锂硫电池前沿学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxj3177
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锂硫电池是一种极具发展潜力的高能量密度二次锂电池,其正极材料单质硫具有比容量大、成本低廉、环境友好的优点.然而,硫正极也依然存在诸多缺点,如常温下单质硫及还原产物是绝缘体;充放电过程中硫电极会形成易溶于电解液的多硫化物并产生穿梭效应;这些因素造成了锂硫电池活性物质利用率低、循环性能差、倍率性能不理想.本研究首次合成了一种类似金属-有机框架的复合材料,进一步在惰性气体中高温热解得到一种新颖的开口碳纳米管团聚体。由于该碳纳米管团聚体具有开放的孔道结构,因此其具备可比拟无定形多孔碳的高孔隙率以及碳纳米管类石墨化碳材料的高导电性。故该碳纳米管团聚体所制备得硫/碳复合材料具有很高的硫含量及很高的导电性,该碳纳米管团聚体应用于铿硫电池具有极高的电化学循环稳定性,该工作获得一种优异铿硫电池电极材料的同时,也为高性能多孔碳的合成提供了一种简便方法。
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针对锂-硫电池存在活性物质硫的电导率低、放电过程中多硫化物的溶解以及充电过程中硫电极的体积膨胀等关键技术问题,研究中在纳米孔性碳材料对硫的物理限制作用的基础上,通过适宜的方法引入过渡金属(Cu、Ti、Ni)颗粒,即利用过渡金属对硫的辅助稳定作用,在微观尺度上构筑出新颖的过渡金属调制下的孔性碳/硫复合电极材料.如采用真空反应法制得的TiNi-微孔碳/硫复合材料,作为锂-硫电池的正极材料,具有非常优异
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由于金属锂具有较强的化学反应活性,金属锂电极在与空气和液体电解质接触时会与空气中的水分子,氧气分子,氮气分子或电解液里有氧化性的分子自发地发生化学反应.而包覆无机非晶固态电解质薄膜的复合金属锂能够在空气中稳定,也在一般液体电解液中具有很好的化学稳定性.我们试图在金属锂箔,或者在金属锂薄膜上制备无机非晶固态电解质薄膜,构置一种复合金属锂电极.探索了复合金属锂电极控制与生长无机非晶固态电解质薄膜,并对
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