【摘 要】
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在移动电子设备、新能源汽车等社会需求的推动下,开发高能量密度二次电池受到广泛关注。传统的锂离子电池受正极材料理论比容量的限制,其能量密度难以再有较大的突破,不能满足市场对能量储存的更高的需求。锂硫电池因具有高理论比容量(1675 m Ah g-1)、高理论比能量(2600 Wh kg-1)、环境友好、低成本和储量丰富等优势,为解决此难题提供了新契机,具有广阔的发展前景。然而,正极活性物质硫的电子绝
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在移动电子设备、新能源汽车等社会需求的推动下,开发高能量密度二次电池受到广泛关注。传统的锂离子电池受正极材料理论比容量的限制,其能量密度难以再有较大的突破,不能满足市场对能量储存的更高的需求。锂硫电池因具有高理论比容量(1675 m Ah g-1)、高理论比能量(2600 Wh kg-1)、环境友好、低成本和储量丰富等优势,为解决此难题提供了新契机,具有广阔的发展前景。然而,正极活性物质硫的电子绝缘性及其中间多硫化物的穿梭效应导致锂硫电池硫利用率低、反应动力学迟缓、循环稳定性下降,限制了其商业化应用。为解决上述问题,本论文从正极材料结构构建与功能耦合的角度出发,研究开发了兼具高导电性、高固硫特性、高催化活性的硫基体材料,协同调控硫的电化学反应过程,显著提高锂硫电池的充放电比容量、倍率性能及循环稳定性。主要结果如下:（1）Fe3C@N-C的制备及其性能研究:利用自模板法,构筑了Fe3C@N-C空心纳米笼结构硫基体材料,基于材料的高导电性和结构优势,有效提高了锂硫电池的倍率性能,5 C充放电,比容量可达到800 m Ah g-1;（2）Co-HNC的制备及其性能研究:以ZIF-67为模板,制备了空心纳米笼结构的Co-HNC硫基体材料,基于Co-HNC的强物理/化学锚定作用,显著提高了电池的循环稳定性,0.5 C充放电,400次循环后每圈次衰减率仅为0.08%;（3）Co P-HNC的制备及其性能研究:采用气固磷化法,原位构筑Co P-HNC空心纳米笼结构硫基体材料,基于材料的高催化活性和适宜的极性锚定,显著提高了电池的循环稳定性,5 C循环1000次后,每圈容量衰减率仅为0.022%。
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