多孔碳硫复合电极材料制备及其锂硫二次电池应用

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1、SYNT砸SIS0FPOROUSCARBON／SULFURCOMPOSITECATHODICⅣ队TERIALSFORLITHIUM．SULFURSECONDARYBATTERjESADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyinApplicationforDegreeofMasterinMaterialsChemistryByXiaorongChenSupervisedbyProf．WenkuiZhangProf．XinyongTaoCollegeofChemicalEngineering&MaterialsScie

2、nce，ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014，ChinaMay，2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期：沙f2年6月多．日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文

3、的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密口。(请在以上相应方框内打“、／”)日期：少6；年日期：矽留年毛窍弓日6月一番觞廿陈a名名签签者师作导摘要摘要硫电极材料具有成本低、比容量高(1672mAⅣg)及环境友好等优点，因而由其构成的锂．硫二次电池备受关注。但硫电极材料在室温条件下，其离子和电子电导率都较低(5×10。oS／cm)，无法满足实际

4、应用。目前，对硫电极材料采用表面改性技术制备碳．硫复合材料可有效解决硫电极动力学性能不佳和结构不稳定等关键问题。本文拟寻找一种简单易行、成本低廉和高效节能的方法制备多孔碳材料，并用其构筑硫．碳复合电极材料，获得高性能锂．硫二次电池。本文第三章采用低成本、高效、无模板溶胶．凝胶法，成功制备出新型介孔泡沫碳材料(MesoporousCarbonFoam，MCF)。通过材料结构表征可知此类MCF材料具有较高比表面积(1478．55m2／g)、高孔隙率及丰富的孔径分布，是一种理想的储硫载体材料。在第四章中，利用高温热扩散方式将单质硫与MCF复合获得介孔泡沫碳／硫(MCF／S)复合材料。研

5、究表明MCF的孔径分布与硫负载量具有一定关联；MCF／S中硫含量及残余孔体积对材料电化学性能具有重大影响。当复合材料中硫含量为57．22叭％时，MCF／S的初始放电容量高达1285mAh／g，经50次循环后仍能保持878mAh／g。相比纯硫样品，MCF／S表现出更好的电化学性能，这源于载体碳具有高比表面积、高孔隙率以及高导电率。浙江工业大学硕士学位论文第五章以椰子壳基活性炭为载体，合成出碳．硫复合电极材料。微结构表征及电化学测试证实：当C与KOH的比例为1：1．5时，可得到高质量椰子壳基活性炭。此外，本文制备所得的椰壳碳．硫复合正极材料的电化学性能一般，有待改善。关键词：锂．硫电

6、池，正极材料，多孔碳，泡沫碳材料，生物模板法ABSlRACTSYNTHESIS0FPOROUSCARBON／SULFURCOⅣ巴OSITECATHODICⅣ队TERIALSFORLITHIUM．SULFURSECONDARYBATTERIESABSTRACTLithium-sulfur(Li—S)secondarybatterieshaveattractedmuchattentionbecauseitssulfurelectrodehasthelowcost，highspecificcapacity(1672mAh／g)andenvironmentalbenignity．Howe

7、ver,sulfurishighlyelectricallyandionicallyinsulatedatroomtemperature(5x10’30S／cm)，whichisagreatobstacletothepracticalapplication．Ithasbeenprovedthatconstructingsulfurcompositeelectrodesviathesurfacemodificationisanefficientstrategytoovercomet