【摘 要】
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随着社会的快速发展,能源储存变得至关重要。锂硫电池因理论比容量高、能量密度大,正极材料硫储量丰富、价格低廉等优点而被广泛关注。然而,由于硫的低电导率,严重的飞梭效应导致低的硫利用率、快速的容量衰减、大的自放电等问题、严重限制了其应用。因此,本论文从锂硫电池的正极和电解液两个方面入手,改善锂硫电池的电化学性能。本论文研究内容如下:(1)BaTiO_3用作束缚多硫化物的多功能添加剂。采用溶胶-凝胶法制
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随着社会的快速发展,能源储存变得至关重要。锂硫电池因理论比容量高、能量密度大,正极材料硫储量丰富、价格低廉等优点而被广泛关注。然而,由于硫的低电导率,严重的飞梭效应导致低的硫利用率、快速的容量衰减、大的自放电等问题、严重限制了其应用。因此,本论文从锂硫电池的正极和电解液两个方面入手,改善锂硫电池的电化学性能。本论文研究内容如下:（1）BaTiO3用作束缚多硫化物的多功能添加剂。采用溶胶-凝胶法制备出钛酸钡前驱体,首次在氩/氢混合气（Ar/H2）中制备出钛酸钡（B-BTO）,用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）及交流阻抗法（EIS）等测试手段对此材料及其电化学性能进行表征和分析。结果表明,B-BTO可以利用铁电性与化学吸附共同束缚多硫化物,进而抑制穿梭效应;同时,经氩/氢混合气处理后BaTiO3的高电导率促进电子传输,提高活性物质的利用率。在0.1 C倍率下,初始放电容量高达1131 mAh/g,0.5 C倍率下经过200次的充放电测试后,容量保持率为80.1%。（2）局部高盐浓度电解液抑制锂硫电池穿梭效应。对穿梭效应具有限制作用的聚乙二醇二甲醚（PEGDME,M=500）作为新的锂硫电解液体系进行研究,并对该体系电池进行了电化学性能分析。由于PEGDME电解液具有短链结构能够束缚多硫化物,提升了锂硫电池的容量保持能力。与此同时,PEGDME高粘性这一特点,不利于锂离子的传输,在电解液中加入了稀释剂四氟乙基-四氟丙醚（TTE）,当二者体积比为7:3时,实现最佳离子电导率及迁移数,大幅度降低了电解液的粘度,促进了锂离子传输,进而提高了反应动力学。更重要的是,TTE可以增加电解液局部浓度,抑制多硫化锂的穿梭效应,显著的改善电池综合性能,在0.1 C倍率下,初始放电容量达到1069 mAh/g。
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