锂硫电池正极的研究现状及产品化前景_周矗.pdfVIP

FRONTIER 前 沿 锂硫电池正极 研究现状及产品化前景 1 1 1 1 1，2 1，2 ■ 文/周  矗    徐  倩    李合琴    乔  恺    张  静    唐  琼    1.合肥工业大学材料科学与工程学院    2.合肥工业大学电子科学与应用物理学院 随着移动电子设备和电动行业 电池正极材料研究的主流方向。由于 物质硫利用率达73.7%。活性炭良好 迅速发展，锂硫电池凭借其高的理论 碳材料导电率高、比表面积大、化学稳 导电性提供了链式电荷传输网络，改 能量密度、良好的安全性、丰富的材料 定性好等优点，有利于活性物质的吸 善了锂硫电池的电性能。但由于活性 来源、成本低廉且对环境友好等优势， 附，改善硫正极的导电性，提高硫的利 炭孔径分布大小不均，部分硫原子进 已经成为新一代高性能电池的研究热 用率，同时可有效减小充放电过程中 入大孔中后与电子接触受限，导致严 点。但锂硫电池活性物质利用率低、循 正极形貌的变化。大量的科研工作者， 重的极化现象。 环稳定性差等问题已经成为制约其实 研究了不同碳材料对锂硫电池性能的 （3）硫/多孔碳复合正极材料 际应用和产业化发展的瓶颈。如何提 影响，主要的碳材料包括乙块黑、活性 多孔碳的颗粒大小及形状、孔径 高锂硫电池的硫利用率、放电容量和 炭、多孔碳、碳纤维、碳纳米管、导电石 大小、导电性、比表面积、吸附能力以 循环稳定性已经成为锂硫电池开发的 墨、膨胀石墨及石墨稀等。硫/碳复合 及硫颗粒大小与分布等因素都影响着 研究关键。本文从正极材料、粘结剂集 正极材料又可以具体分为以下8类： 硫/多孔碳复合正极材料的性能。 流体3个方面对锂硫电池的正极部分 （1）硫/乙炔黑复合正极材料 Liang等[3] 2 用比表面积为1 566m/g， 进行了综述，并对锂硫电池的产品化 [1] 孔径为2～7.3nm的分级多孔碳材料 Zhang等 通过混合热处理方法 现状和前景进行了介绍。 得到硫/乙炔黑复合正极材料，测试 制备了复合正极材料，研究了不同含 表明，硫进入乙块黑多孔结构后，一定 硫量的硫/多孔碳复合正极材料中 一、正极材料 程度上抑制了充放电过程中多硫化物 硫的分布情况，当硫的质量分数小于 锂硫电池的正极主要包括以下5 的溶解现象，电极的体积变化现象有 37.1%时，硫主要分布在直径3nm的 类 ：硫/碳复合正极材料、有机硫化物 所缓解，循环性能有所提高。 孔内。同时研究还表明，其首次放电比 正极材料、无机硫化物正极材料、硫/ （2）硫/活性炭复合正极材料 容量在一定范围内随含硫量的增加而 聚合物复合正极材料和硫/纳米金属 [2] 降低，含硫量的质量分数为11.7% Zheng等 通过化学共沉淀法制 氧化物复合材料。 备了硫为壳、活性炭为核的硫/活性 和 51.5%时，首次放电比容量分别 1.硫/碳复合正极材料 炭壳核复合正极材料。电化学测试，首 为