摘要
随着人口的增长以及社会的发展，传统锂离子电池难以满足人们日益增长的需求。锂硫电池由于其极高的理论比容量（1675mAh g-1）且其所用的单质硫正极具有成本低廉、环境友好、储量丰富等优点引起了科研人员的广泛关注。但在实现其商业化之前，单质硫和循环产物硫化锂是电子/离子绝缘体，单质硫在循环过程中体积膨胀，循环中间产物多硫化锂易溶于电解液并引发等缺陷限制了其发展。因此，设计结构新颖，导电性良好的复合正极能够有效改善锂硫电池的电化学性能。本文主要通过选择特殊的前驱体，设计结构新颖的碳/硫复合材料，并且利用MoS2进行包覆掺杂制备具有特殊多孔导电网络具有较多活性位点以及良好催化性能的锂硫电池复合正极材料并研究其电化学性能。主要研究内容如下： （1）使用MOFs材料作为前驱体，通过水热法以及熔融渗硫法制备MoS2@CZIF67/S复合正极材料。其中CZIF67提供电子/离子快速传输通道，MoS2提供外部活性位点以及发挥其催化作用，并且N元素的掺杂有效提高其导电能力，制备得到的MoS2@CZIF67/S复合正极的电化学性能相对于对比样品有明显提高：在0.5C的倍率下能够有1047.2mAh g-1（首圈）以及924.3mAh g-1（第200圈）的容量表现，容量保持率达到88.3%。加大倍率发现，即使在1C的倍率下也有795.9mAhg-1（初始）以及596.6mAhg-1（第400圈）的容量表现，容量保持率达到74.9%，并且在5C下最高的可逆容量可以达到473.7mAh g-1。 （2）以决明子作为一种生物质前驱体，采用小型传统爆米花机以及熔融渗硫法制备B-AC-CS/S复合正极。其中B-AC-CS提供多孔导电网络，此外天然N，P双掺杂提高了电导率并且增加了活性位点，这对提高了电池的电化学性能。B-AC-CS/S复合正极电化学性能相对于未进行处理的正极有较大提升。在1C的倍率下能有1027.6mAhg-1（首圈）以及982.2mAhg-1（第100圈）的容量表现，保持了95.1%的可逆容量，即使在5C的倍率下也有844.5mAhg-1（初始）以及825.8mAh g-1（第100圈）超高的容量表现，其容量保持率更是高达97.8%。 （3）在B-AC-CS表面通过水热法包覆MoS2通过熔融渗硫法制备MoS2@B-AC-CS/S复合正极。其中B-AC-CS复杂的多孔导电网络提供电子/离子快速传输通道，表面的MoS2提供外部活性位点以及发挥其催化作用，并且N，P双掺杂提高了其导电能力，MoS2@B-AC-CS/S复合正极的电化学性能相对于对比样品有较大提升，并且在1C的倍率下能够有1167.9mAh g-1（初始）以及1079.9mAh g-1（第100圈）的容量表现，其容量保持率为88.2%。
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