摘要
电子设备普及的今天，人们对电池各项性能的要求也变得越来越严格，比如电池的续航能力、使用寿命、安全性能等。人们所需求的更高比容量和能量密度，当前广泛使用的商业锂离子二次电池无法满足。锂硫电池具有非常高的理论比容量（1675mAhg-1）和能量密度（2600wh kg-1）。而且，硫具有丰富的储量，低毒且价格低廉，使锂硫电池有望成为可以替代锂离子电池的新型高性能储能系统。可以说，锂硫电池的前景十分广阔，可以作为未来几十年的研究方向。 然而，锂硫电池正极硫的固有的弱点一直制约着其实用化的脚步，包括硫的电导率低，利用率低，放电时体积膨胀，特别是多硫化物中间体引起的穿梭效应。为了解决这些问题，研究人员一直努力寻找各种材料与硫复合，制备具有特殊结构和性能的正极材料来抑制了穿梭效应，但是它们的合成路线往往相对复杂且成本高昂。昂贵的投入虽然获得了一定成果，但显的得不偿失，要大规模生产是不现实的。 生物炭具有优秀的吸附性能，将其用于锂硫电池，能够有效地吸附阻挡多硫化物，抑制穿梭效应，还能有效降低了生产成本，一举两得。本论文采用不同的生物炭对商业化隔膜进行改性。本论文主要研究内容如下： （1）以通草为碳源，制备通草基生物炭（RPC）用于改性锂硫电池隔膜，研究其天然孔隙结构对多硫化物吸附性能。将具有RPC改性隔膜的电池和常规商业隔膜的电池性能进行对比。结果表明，该电池的初始容量在0.1C倍率下为1168.5mAh g-1，在1C倍率下为905.6mAhg-1。500圈循环后电池的放电比容量还有464.8mAh g-1，库伦效率依旧保持97％。 （2）以膨化玉米为碳源，以KOH活化，制备大比表面积的多孔碳材料（APCC），用于锂硫电池隔膜改性，研究其物理吸附性能。进行了SEM、红外、XRD、Raman和电化学分析等材料表征方法。结果表明带有APCC涂层隔膜的电池的初始放电容量在0.1C的倍率下显示1169mAhg-1，在1C的倍率下显示1045.5mAhg-1。在1C的倍率下，它的放电容量也很高，500次循环后的比容量仍然能够达到471.6mAhg-1 （3）以豆芽为碳源，进行氮硫元素双掺杂实，研究元素掺杂带来的化学吸附性能对多硫化物的吸附效果。研究创造性地将豆芽瓣和豆芽茎分开碳化测试，作为对比实验。实验表征方法一如(1)中所述，并增加TEM和XPS分析。氮硫掺杂豆瓣碳化后得到的NS-BSVC用于锂硫电池隔膜改性，在0.1C下，放电比容量达到1236.1mAh g-1，在1C的高倍率下循环1000圈后依旧有383mAh g-1的比容量。
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