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雷达卡
分级结构碳材料的设计及其在锂硫电池的应用
锂硫电池理论比能量密度高达2600 Wh kg-1,具有价格低、环境友好、无毒等优点,被认为是目前最有希望的下一代二次电池体系之一。然而,硫的绝缘性、硫与硫化锂之间的巨大体积差异、可溶多硫化物的“穿梭效应”等问题,导致锂硫电池硫仍然面临着利用率低与循环寿命短等问题。
目前文献中报道的锂硫电池正极活性物质百分比普遍低于70 wt%,单位面积负载量大都低于2 mg cm-2,无法满足人们对高能量密度的要求。近年来,不使用粘结剂以及导电剂的自支撑电极,因其能够实现高硫百分含量以及高面积负载量,被认为是解决锂硫电池“双低问题”一个有效途径,因而受到了广泛的关注。
但是,目前文献中报道的自支撑电极构造方法主要通过使用石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等低维碳材料的组装体。这些自支撑电极的比表面积低,活性物质在电极中难以在电极中均匀负载,导致反应动力学差、硫利用率低、难以有效抑制穿梭效应等诸多问题。
为了解决上述问题,本文从自支撑电极结构设计角度出发,结合静电纺丝技术,以分级结构碳材料构筑自支撑电极,进而构造高性能锂硫电池。本论文的主要研究内容和研究结果如下:( ...
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