锂硫电池正极复合材料硫/石墨烯的制备与性能研究文献综述

 2021-10-12 10:10

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文 献 综 述 1.1 锂硫电池的研究背景: 随着世界能源的消耗需求不断增长，可开发利用的石油资源日益枯竭，而环境污染却更加严重，如何解决全球经济发展对能源需求的增加和环境污染的加重已经成为一个全球化的问题。

因此世界各国对风能、太阳能等清洁能源的储存再利用，以及加快电动汽车替代燃油汽车的研究越来越重视。

另外，近年来大量移动式数码电子设备的普及应用都需要安全、低廉、高能量密度和长寿命的二次电池来实现。

现有的二次锂离子电池受自身理论比容量的限制难以满足需求，燃料电池在短时间内还较难实用化，而以单质硫作为正极的二次锂/硫电池由于具有很高的理论能量密度(2500Wh/kg,2800Wh/L)，且单质硫具有价格便宜、资源丰富及对环境友好的优点，因此二次锂/硫电池有望成为未来的高能量密度和长寿命二次电池。

但在液体电解液体系中，单质硫在放电过程中生成的多硫离子易溶解在电解液中，发生迁移扩散脱离正极导电骨架，导致电池的容量衰减较快、循环性能较差。

为了解决这些问题，近年来研究者对正极复合材料进行了大量的探索和研究。

1.2 含单质硫复合正极材料的研究现状：由于单质硫是电子绝缘体（25℃，510-30S/cm），不能单独作为正极，通常使用各种导电碳材料、聚合物、氧化物等来改善硫正极材料的结构形貌和导电性能，并抑制多硫化锂的溶解迁移，减少Li2S2和Li2S在材料外表面的沉积。

近年来锂/硫电池正极材料的研究热点主要集中为三大类院第一类是以各种形貌导电碳材料为骨架制备的碳/硫复合材料；第二类是采用导电聚合物包覆单质硫或利用导电聚合物网络骨架吸附单质硫，制备各种导电聚合物/硫复合材料；第三类是通过加入各种氧化物或者用氧化物来包覆硫制备出氧化物/硫复合材料。

这三类材料都在不同程度上对多硫离子的溶解迁移扩散起到了抑制作用，减少Li2S2和Li2S在材料外表面的沉积，提高了硫的利用率，改善了锂/硫电池的循环性能。

1.2.1碳/硫复合材料在锂/硫电池正极材料的研究中，利用各种碳材料来提高正极材料的导电性和改善电池循环性能的研究最多。

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