《鋰硫電池功能電解液添加劑的研究》是依託南開大學，由劉勝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋰硫電池功能電解液添加劑的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉勝
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鋰硫電池是最具潛力達到實際能量密度300Wh/kg以上的二次電池體系，已成為高能二次電池研究的重點。該申請主要通過電解液添加劑來改善鋰硫電池的性能。為了提高硫正極的容量和穩定性，該申請通過研究電解液添加劑與多硫化物的作用，來改善離子傳輸，抑制多硫化物的擴散，減小硫在金屬鋰負極的不可逆沉積。添加劑選擇研究具有Lewis酸性的含硼化合物和具有大尺寸陽離子的離子化合物。為了提高鋰負極的穩定性，該申請通過電解液添加劑在鋰表面的沉積和分解，來調節鋰負極SEI膜組成，提高SEI膜穩定性，改善鋰表面形貌。添加劑選擇研究具有高沉積電位的金屬陽離子化合物和易在鋰電極分解的含鹵素鋰鹽。通過以上研究，探索並設計出與高載硫量硫電極和鋰負極兼容性好的電解液體系，以期實現具有高循環穩定性的鋰硫電池。這可為高比能鋰硫電池體系的構築和開發奠定堅實基礎，具有重要的科學意義和潛在的套用前景。
結題摘要
本項目針對鋰硫電池硫正極容量衰減和金屬鋰負極穩定性差的問題，重點開展了鋰硫電池電解液添加劑研究工作。提出了硝酸鑭作為電解液添加劑，闡明了添加硝酸鑭提高金屬鋰負極穩定性的作用機制。研究了聚多巴胺作為凝膠電解質添加劑，利用其結構單元中吡咯氮的親鋰性，調控鋰的成核和溶解/沉積過程，明顯改善了鋰負極的穩定性和硫正極的電化學性能。此外，在鋰硫電池中引入多孔碳夾層，碳夾層可視為鋰硫電池體系的“添加劑”，可同時提高硫正極電化學性能和金屬鋰負極的表面穩定性。通過構建功能性複合硫正極材料，包括石墨烯/碳納米管/鈷/硫複合材料和聚丙烯腈封裝微孔碳/硫複合材料，利用複合材料中多組分協同作用，提升硫正極材料的比容量和穩定性。從實用化角度出發，本項目製備了高負載硫正極和鐵酸鎳/硫兩類電極，分別在正極面容量和體積比容量兩個方面，改善了鋰硫電池的電化學性能。相關研究成果發表Adv. Energy Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. A等學術期刊上，共發表SCI論文7篇（同時被EI收錄），申請發明專利2項。項目培養博士後1人，博士生4人，碩士生2人。
