2.2 ......9

2.2.1 ...9

2.2.2 ...9

2.2.3 .....10

2.3 .10

2.3.3H-S的样品表征分析 10

2.3.3H-S的电化学性能研究 12

第三章总结与展望 22

3.1主要结论 22

3.2展望与总结 24

参考文献 30

第一章绪论

1引言

锂硫电池作为的新一代高能量密度储能体系，具有其他材料无可比拟的优点，随着社会发展，锂离子电池的应用领域日益广泛，渗透到人类生活的方方面面。但是，受制于插层反应化学所需电极材料仅能贡献较低的容量，锂离子电池比容量难以得到进一步提升。本课题拟碳材料对锂硫电池材料及其电化学性能进行初步的研究，有利于实现两种材料性能的互补，发挥协同效应，将硫与导电性良好的碳结合。

1.2锂硫电池的研究现状随着时代发展的速度越来越快，相应的电子产品市场空前的扩大，并且人们节能环保意识的随着文明发展而逐步提升，可循环充放电的二次电池也得到了广泛的使用。其中，被发明于上个世纪就是年代的锂离子电池则是目前世界上公认的新一代化学能源，锂离子电池目前已经成功商品化，并且在移动设备领域中获得了广泛的应用和投入。但在电动汽车、航空航天和国防装备等领域，商品化锂离子电池还是受限于理论容量，目前无法进一步显著提高其能量密度，这样的发展现状是远不能满足其发展需求的[1]。

化学电池系统因其清洁、高效等特点在现代社会中发挥着越来越重要的作用,当然也面对着更高的使用要求和技术挑战。一方面，车用化石燃料带来的污染是城市环境恶化的重要源头。为了采用清洁的化学电源取代化石燃料，必须使当下使用的化学电池系统能量密度进一步提高，以望克服其与化石燃料能量密度方面的巨大差距(汽油能量密度约为44000kJ•kg－1)[2]。

1.3锂硫电池系统

锂硫电池的高容量和可充放电性能来源于高硫分子中S-S键的电化学断裂和重新键合，而其中单质硫与金属锂的电化学反应包括多步骤氧化还原反应，同时伴随着硫化物相转移过程。根据前身对锂硫电池的研究发现，锂硫电池所具有的高能量密度主要是来自于硫单质的高导电性，而在制备的理论过程中可以看出硫离子最后会因为载体体积膨胀而导致硫离子大量的流失，从而无法保持其高比容量，使得衰减速率过快，无法保持一个实用的状态。由此可以分析出锂硫电池的问题主要出在两个方面：首先，溶解于有机电解液的硫化锂在浓度梯度存在的情况下，会在有机电解液中自由扩散，从而产生“穿梭现象”，由此最终导致锂

硫电池库仑效率下降。其次，由于硫化锂不溶于电解液，它们将分别在正负极表面沉积。这一方面改变了正负极的形貌，破坏了电极和电解液之间的界面状态。另一方面，沉积于正极表面的硫化锂有一部分会与导电剂分离，而沉积于负极表面的硫化锂在富锂状态下是很难被完全电化学氧化成为多硫分子，因此，这样就会导致活性物质失去活性。这些因素都将导致锂硫电池的性能下降。目前，锂硫电池的大部分研究都集中于正极材料的结构研究，以此通过正极的特殊结构减少多硫分子向电解液的溶解[3]。