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锂硫电池硫-导电炭黑复合正极材料的研究
  • ISSN号:1002-087X
  • 期刊名称:《电源技术》
  • 时间:0
  • 分类:TM912.9[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]天津工业大学材料科学与工程学院,改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160, [2]中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源技术重点实验室,天津300384
  • 相关基金:国家863项目(2011AA11A232);国家自然科学基金项目(51172160,50902102);天津市自然科学基金(11JCYBJC07500)
中文摘要:

采用富含微孔的导电炭黑BP2000和无孔导电炭黑VXC72作为导电载体材料,分别与单质硫进行复合制备硫-导电炭黑复合材料。研究微孔孔隙对硫-导电炭黑复合材料电化学性能的影响。通过扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射光谱法(XRD)、低温氮气吸附法对该材料进行了结构表征,利用循环伏安扫描和恒电流充放电技术对复合材料的电化学性能进行了测试。结果表明:硫与导电炭黑复合后,能较好地改善单质硫的导电性和电化学性能。具有高比表面积微孔结构的炭黑BP2000因其高吸附性可限制聚硫离子的溶解和扩散,表现出较高的比容量和较好的大电流充放电能力。样品S/BP2000在100mA/g充放电时,首周放电比容量达1274.4mAh/g,硫的利用率达到了76.1%;在1600mA/g的大电流密度充放电时,其放电容量明显高于S/VXC72与单质硫电极,并表现出较好的倍率性能;经过120次循环后充放电效率保持在99.1%,较之普通硫电极其电化学性能得到显著改善。

英文摘要:

In order to investigate the effect of sulfur-conductive carbon black composite on the sulfur cathode electrochemical performance of lithium-sulfur battery, sulfur-carbon composite material was prepared by thermally treating a mixture of elemental sulfur with a commercial microporous carbon black BP2000 and nonporous carbon black VXC72, respectively. The sulfur/carbon composite was characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and low-temperature nitrogen adsorption method tests. The electrochemical performance of the composite as cathode material was evaluated by the galvanostatic method and cyclic voltammetry (CV). It is found that the sulfur-carbon composite material can improve the conductivity of the elemental sulfur and electrochemical performance. S/BP2000 composite can deliver a high specific capacity of 1 274.4 mAh/g at the first discharge and the utilization of sulfur reached 76.1%. Meanwhile, at a large current density(1 600 mA/g), S/BP2000 composite showed good rate capability and maintained a charge-discharge efficiency of 99.1% after 120 cycles, these demonstrated that the narrow micropores of BP2000 due to strong adsorption could minimize the dissolution and diffusion of poly-sulfides. Therefore, the electrochemical properties of the sulfur cathode with the addition of BP2000 were remarkably improved.

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期刊信息
  • 《电源技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十八研究所
  • 主编:黄永才
  • 地址:天津市西青海泰华科七路6号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:cjps@tips.ac.cn
  • 电话:022-23959362
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-087X
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1126/TM
  • 邮发代号:6-28
  • 获奖情况:
  • 国家期刊提名奖,国家“双效”期刊,连续四届天津市优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11796