官能团改性对锂硫电池性能的影响

以椰壳为原料、氢氧化钾为活化剂,制备高比表面积(2 258 m2/g)、具有微孔结构的活性炭。采用氨水、双氧水进行改性,随后经高温封装法将改性活性炭与硫复合(硫含量为60%),作为正极材料制备锂硫电池,研究官能团改性对锂硫电池性能的影响。氨水改性引入了大量的氨基,以200 m A/g的电流在1.7~2.8 V循环,首次放电比容量由硫正极的1 058m Ah/g提高至硫碳复合正极的1 333 m Ah/g;双氧水改性引入了羧基基团,对锂硫电池的容量和循环性能不利。     

聚合物电解液添加剂对锂硫电池性能的影响

采用聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物电解液添加剂,通过充放电测试研究了这些添加剂对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,添加2%(质量分数)电解液添加剂PVP能有效提高锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到50.8%,首次循环库仑效率由60.2%提高到95.3%。     

聚苯胺包覆对锂硫电池电化学性能的影响

采用充放电测试、交流阻抗测试等方法并结合粉末电导率测试,研究了水溶性聚苯胺包覆对硫正极电化学性能的影响。比较了不同包覆层厚度硫正极的放电性能,实验结果表明,水溶性聚苯胺包覆可以改善硫正极的导电性,提高硫正极的放电性能;同时聚苯胺网络对聚硫锂的溶解有抑制作用,提高硫正极的循环性能。聚苯胺质量分数为5.8%的活性物质制备的硫正极有较好的电化学性能,首次放电比容量达1356mAh/g,循环50次比容量保持为1000mAh/g。     

电解质组成对锂-硫电池电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电解质的电导率和粘度的测试,研究了电解质对硫电极电化学性能的影响。实验以LiClO4为电解质,选用1,3-二氧戊环(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)、四氢呋喃(THF)三种有机溶剂,配制了三种电解质:1mol/LLiClO4/(DOL THF)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME DOL)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)。比较了这三种电解质在锂-硫电池中的电化学性能,实验结果表明:在配制的电解质中,硫电极在2.3V和2.0V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解质的粘度密切相关。使用1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)的电解质时,硫电极有很好的大电流性能,首放比容量高达860mAh/g,当放电电流密度为0.6mA/cm2时,硫电极的充放电效率超过了80%。     

一种含硫化合物对锂硫电池低温性能的影响

探讨了一种含硫化合物电解液添加剂(硫辛酸,ALA)对锂硫电池低温性能的影响。研究发现,电解液添加剂硫辛酸的加入可使锂硫电池即使在-20℃的低温下仍表现出优秀的电化学性能。通过一系列电化学性能测试、多硫化锂扩散实验、离子电导率测试以及活化能计算等发现,硫辛酸可以调控活性硫物种的电化学行为,通过加快可溶性多硫化物(Li₂S_x)和难溶硫化锂(Li2_S)之间的相互转化,进而提升锂硫电池的电化学性能。这为提高低温下锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

2-甲基噻吩对锂硫电池电化学性能的影响

通过充放电测试考察了电解液添加剂2-甲基噻吩的含量对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,添加2%(质量分数)的2-甲基噻吩能有效改善锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到49.6%,前50次的平均库仑效率由60%提高到75%。     

粘合剂对于锂-硫电池正极性能的影响

选用LA132、海藻酸钠、β-环糊精和PVDF四种粘合剂应用于锂硫电池正极中,采用恒流充放电、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等方法考察了不同粘合剂对锂硫电池电化学性能的影响。其中以海藻酸钠为粘合剂的正极循环性能和倍率性能最为优异,在电流密度100 m A/g下,115次循环后放电比容量为757 m Ah/g,容量保持率达70%。在1 000m A/g电流密度下,放电比容量达到600 m Ah/g。     

硫含量和集流体类型对锂硫电池性能的影响

采用高导电性石墨KS6作为单质硫的载体,热处理制得高硫含量(＞60％)的S/KS6复合材料,对比了平面集流体、三维集流体制备的硫电极对电池循环性能的影响.用XRD、循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试,对复合材料进行了分析.采用硫碳质量比2:1的S/KS6复合材料和三维集流体的锂硫电池,具有较高的容量和较好的循环稳定性,以0.05C在1.5～2.5V充放电,第30次循环的放电容量仍有首次循环的83.6％.     

泡沫镍作集流体对锂硫电池性能的影响

为了提高锂硫电池的高倍率放电性能,采用了多孔的泡沫镍作集流体。通过循环伏安测试可知,泡沫镍作集流体时泡沫镍在充放电过程中并没有参与反应,而是相对于铝箔集流体降低了电池的氧化峰电势和提高了还原峰电势。充放电测试可知:泡沫镍作集流体时,锂硫电池表现出良好的高倍率放电性能,在1 C充放电下,以泡沫镍为集流体的锂硫电池首次放电比容量达到940 m Ah/g,经过100次循环后其放电比容量保持在508 m Ah/g左右。     

1,3-二氧戊环预处理锂片对锂硫电池性能的影响

采用1,3-二氧戊环对锂金属电极表面进行预处理,并通过充放电测试研究了预处理对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,与以未经预处理锂片作负极的锂硫电池相比,经1,3-二氧戊环预处理5 min的锂片做负极的锂硫电池的性能较好,在电流密度为200 mA/g时,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到53.5%,首次循环的库仑效率由60.2%提高到70.1%。     

锂硫电池研究进展

单质硫由于价格低、密度小、环境友好以及作为正极理论上的高比容量,被认为是一种下一代锂电池正极材料。然而单质硫作为锂电池的正极材料存在很多问题,譬如,硫导电性极差、硫单质在电池放电过程中体积变化很大以及多硫化锂的"飞梭效应"等。介绍了锂硫电池的工作原理及存在的问题,并从以下几个方面概述了锂硫电池目前的研究进展:多孔碳填充硫制备硫碳复合材料;对碳材料进行表面改性及包覆;对硫碳复合材料的掺杂;设计新的锂硫电池结构;制备功能性隔膜;电解液的添加剂。并且对锂硫电池的发展前景进行了展望。     

高载硫量锂硫电池

“碳达峰、碳中和”国家战略的提出,对清洁能源发展提出了深刻要求。锂硫电池具有高比能量、低成本、环境友好等特点,是一种高效电化学能源存储系统。在实际应用中,可通过提升正极活性硫载量的方式获得高比能量,但同时会放大锂硫电池的固有缺陷(如体积膨胀、多硫化物穿梭、活性物质利用率低等),人们做了大量的研究工作以克服这些负面影响。本文介绍了近几年人们在高载硫量电池(正极含硫量大于5 mg·cm^-2)正极材料的结构及组成设计、粘合剂及隔膜等方面所取得的进展,分析了各种技术提升高负载锂硫电池性能的原理及效果,并对高载硫量锂硫电池的研究方向做了展望。     

锂硫电池锂负极保护技术

分析了锂负极所面临的主要问题及其出现的机理,根据产生机理人们采取了几种不同的保护锂负极的技术手段,综述了近几年人们在锂负极保护方面的研究进展,包括电解液添加剂技术、表面涂层技术和集流体技术等,分析了各种技术在保护锂负极方面的作用原理,最后对锂硫电池中锂负极保护技术的发展进行了探讨和展望.     

温度和添加剂对锂硫电池自放电的影响

采用充放电测试、交流阻抗测试等方法研究了温度和添加剂对锂硫电池自放电的影响?。比较了锂硫电池在不同温度搁置后的自放电行为,实验结果表明,温度越低,锂硫电池的自放电程度越低;同时研究了添加剂对锂硫电池自放电的影响,实验结果表明,以硝酸锂为添加剂,可以在锂负极表面形成较为稳定的SEI膜,抑制聚硫与锂负极的反应。使用添加剂的锂硫电池5℃搁置10天放电比容量为1016mAg/g,自放电率为0.7%/天。     

锂硫电池负极研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2 600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注。但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题。同时,负极锂在电池循环过程中也不可避免存在锂枝晶等问题,对锂硫电池负极保护技术进行了详细的综述,最后对负极的发展前景进行了展望。     

锂硫电池研发动态

1 概述锂硫电池是以锂为负极、以单质硫或有机硫化物为正极的一种新型化学电池,也是具有最高理论比能量的电池之一(比能量可达2 600 Wh/kg).早在20世纪90年代,就有人开始研发锂硫电池,最近几年,国内外的相关研究工作更为活跃,目前很多科研机构在研究开发锂硫电池,如德国巴斯夫和美国SionPower公司等.     

国外锂硫电池研究进展

锂硫电池是以锂为负极、以单质硫或有机硫化物为正极的一种新型化学电池,具有资源丰富、无毒、环境友好、价格低廉、安全性高等优点。综述了国外锂硫电池的研究进展,指出锂硫电池是被广泛看好的新一代锂电池。     

锂硫电池电解液研究进展

锂硫电池的理论比能量为2600Wh/kg,被认为是继锂离子电池后最接近商业化的高比能量二次电池体系。基于锂硫电池的液态反应类型,一方面,多硫离子的溶解不可避免且对锂硫电池十分必要,但另一方面,活性物质利用率低和循环性能差是制约锂硫电池发展的关键因素,这些都与所用电解液的组成等密切相关,从电解液的角度改善高比能量锂硫电池的性能显然更为有效。本文从溶剂、锂盐和添加剂的角度对近年来锂硫电池电解液的研发进展进行了总结。