摘要
锂硫电池（LSBs）是如今前景可观的可充电电池体系之一。它之所以为人们关注，是因为它具有非常高的理论能量密度，高理论比容量的优点。并且硫在自然界的储量丰富，无毒。但是由于硫及其反应的最终产物Li2S是绝缘体导致硫阴极导电性差，并且过程中多硫化物Li2Sn（4≤n≤6）会溶解于电解液中并扩散到阳极与锂金属发生反应生成Li2S并沉淀于阳极，导致电池的库伦效率低、自放电严重以及快速地容量衰减，反应过程中会有严重的体积膨胀问题，制约了锂硫电池的进一步发展。 本文主要将采用价格低廉环境友好的二氧化钛和碳及其复合材料通过结构的设计作为硫单质的载体材料，以抑制锂硫电池中最棘手的问题——穿梭效应。并且提高复合阴极的导电性，通过SEM、XRD、等手段对复合材料表征，并测试了材料的EIS图谱，CV曲线等。具体如下。 （1）本文通过简单的水热法以十六胺为诱导剂，利用钛酸异丙酯的水解，合成了纳米二氧化钛聚集的介孔二氧化钛微球（PTiO2）。以二氧化钛为硫阴极是利用二氧化钛多硫化物有较强的亲和力，能够将大部分活性物质限制在阴极一侧，达到抑制穿梭效应的效果。介孔可以提高电极的比表面积，增大反应面积增强反应活性，而且介孔也可以对多硫化物起到物理限域的作用。对材料进行表征再组装为扣式电池对其进行了电化学测试，并与纯硫制备的阴极对比，结果PTiO2/S阴极显示出较好的循环性能。 （2）二氧化钛虽然能够吸附溶液中多硫化物，但是导电性较差抑制了电极反应动力学。为了改善TiO2/S阴极的导电性选择用介孔碳搭载二氧化钛颗粒。本论文利用水热法，以氢氧化钙和聚丙烯酸的高温分解生成的孔和碳骨架，合成了介孔碳（MC）。将MC与纳米二氧化钛进行复合得到了MC-TiO2复合材料。进行了电化学测试，MC-TiO2显示出较好的电化学性能。一方面得益于介孔碳对多硫化物的起到了限域作用并且有利于电子的传输，另一方面由于TiO2是一种极性材料对多硫化物有良好亲和性，从而抑制了穿梭效应。
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