文献翻译 - 用于合并

《文献翻译 - 用于合并》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、多孔碳纳米管覆硫锂硫电池循环性能的改进摘要：多壁碳纳米管覆硫复合材料(S-coated-MWCNTs)是通过硫与碳纳米管之间的毛细现象制备而得到的。TEM和XRD测量结果显示,S-coated-MWCNTs有典型的核壳结构，碳管作为岩心而分散到单独硫矩阵之中。锂硫电池的充放电试验表明S-coated-MWCNTs阴极在60次循环以后仍然可以提供670mAh/g可逆容量，相较于简单的加入MWCNTs于阴极硫之中或覆硫的炭黑复合物而言表现了更强的循环性能。EIS和SEM技术被用于判断和分析复合电极的微观结构对电极电化学性能的影响。该研究主要在

2、于讨论提高含硫阴极的寿命。简介便携式能源消耗的不断增加使的高性能可充电电池的发展变的刻不容缓[1]。所有的氧化还原电对都可以做成电池了，而锂硫电池具有几乎最高的特殊能量且高达2600whk/g[2,3],对于在主要的可充电阴极所有的固体混合物中硫的容量是最高的，且达到1672mah/g。除此之外硫的高储量、低价格、低毒的特点都使其大有可能成为二代锂电池的主要材料。然而在锂硫电池的实现过程中有许多问题需要克服。最具代表性的就是锂硫电池很难维持较长的寿命。现有的伏安法及紫外线分析法表明放点反应总是包含硫的逐步还原过程且产生可溶于用于锂电池中的

3、电解质中的多硫化物中间体[4-6]。硫的绝缘性的特性使的硫阴极的氧化还原反应只能发生在碳的表面[7]，多硫化物在碳矩阵的轻便运输对于硫的高效利用时非常重要的。此外，硫阴极的电化学反应是一个伴随着一系列电子转移及硫相态改变的复杂过程，因此硫电极的结构在充放电过程中不可避免的发生了变化[8-10]。据研究硫混合物电极在充电时会收缩充电时会膨胀，且这之间的尺寸变化大约在22%[11]。Cheon等也还指出电极结构物理裂缝的传播而照成的结构失效和随后的电化学不可逆Li2S层在碳缝隙表面的积聚是高性能硫阴极容量降低的主要原因[12]。因此对于作为高

4、性能的硫阴极控制阴极形态如碳矩阵均匀性及结构稳定性是非常重要的。最近Han等报道说在阴极中利用碳纳米管取代乙炔黑不仅可以容量率还可以提高硫电极的循环寿命[13]。碳纳米管作为电导体对于硫阴极将是一个令人瞩目的选择，因为它们较传统的传导添加剂比如炭黑及乙炔黑具有更加有效电传导性能。碳管仍有缺点需要克服，它们很难均匀的分散于硫电极中[14]，这就导致了MCNTs的简单添加仍然不能在实际中应用。在这一实验工作当中我们设计并准备了sulfur-coated碳纳米管复合材料（S-coated-MWCNTs）,并尝试利用这一一维纳米材料制作一个高浓度

5、的硫阴极，该阴极在形态学上是均匀分散，其可以适应由充放电而产生氧化还原反应引起的体积变化的机械应力。对符合阴极电化学性能做了细致的研究。还有两种硫阴极，一种是简单的加入碳纳米管与与硫阴极中，另一种是利用sulfur-coated炭黑复合材料制作已达到对比的目的。图1.a:元素硫的TEM图像；b:MWCNTs的TEM图像；c:S-coated-MWCNTs(50%硫)的TEM图像；d:S-coated-MWCNTs(80%硫)的TEM图像1.实验2.1.材料的制备S-coated-MWCNT是通过硫与碳纳米管之间的毛细现象制备而成的，因为硫

6、是一种表面张力低达61mN/m的物质，其容易润湿且可以通过毛细现象填充到碳纳米管中[15]。为了提纯碳纳米管，我们将不纯的该物质（95%的碳纳米管，20-50nm，中国北京）浸湿于80oC的硝酸中4个小时，然后用蒸馏水洗涤直到滤液的PH值达到7.0。一个典型的过程就是首先通过机械球磨5个小时将硫与sulfur-coated碳纳米管混合，而后将混合物封闭于充满氩气的聚氟乙烯容器中，最后将该容器放于超过155oC的环境中24小时。2.2硫阴极的制备所有的阴极都是这样制作而成的，首先将质量分数85%硫5%炭黑粉末及10%聚四氟乙烯用二丙醇混合在

7、一起成为糨糊，而后将糨糊挤压在厚度为0.1mm的厚膜上，最后将该膜压贴于镍网上。图2.S-coated-MWCNTs(80%硫)X射线衍射图。2.3.电化学测量实验室有一个典型的应用锂薄片作为计数器和参比电极的三电极结构，其中Cellgard2400的多微孔薄膜作为隔膜,1.0MLiN(CF3SO2)2分散于DME与DOL的混合物（1：1）中作为电解质。电池在充满氩气的手套箱里进行组装。充放电实验是在一个典型的充电器（北京，深圳）以为100ma/g电流密度,以1.5-2.5v为Li/Li+电压变化范围中进行的。EIS测量方法的实施是利用S

8、olartronFRA1255B频率与反应分析仪的恒电位仪结合。阻抗图标出了未用电池及已经充放电40次且已充电的电池的开路电压。对于后者其第一次应用于恒定电压器的恒定电压（2.5Vvs.Li/