《鋰硫電池用電化學活性的碳間層與匹配硫基正極的構建》是依託江蘇師範大學，由賴超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋰硫電池用電化學活性的碳間層與匹配硫基正極的構建
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賴超
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋰硫電池由於其高能量密度而成為下一代高能鋰電池的首選，其能否商業化的關鍵是如何製備具有高比能和卓越循環穩定性的硫正極材料。傳統的構建硫基複合正極材料的改性手段，雖然顯著的改善了硫正極的電化學性能，但是進一步套用中仍然存在難以完全限定多硫化物的溶解、倍率性能差、電化學性能過分依賴於載體材料的結構和合成過程等一系列問題。針對以上問題，本項目主要圍繞碳間層和匹配硫正極開展研究，具體如下： （1） 系統研究用於間層的碳材料的孔徑、表面積以及表面摻雜元素對硫正極電化學性能的影響；考察材料結構和電化學性能的關聯規律，並利用第一性原理進行計算驗證，揭示間層碳材料的優選原則；（2）構建高能無定形碳-硫-導電碳多級結構的複合正極材料；考察無定型碳對多硫化物的限域效應，拓寬碳材料的選擇範圍；（3）構建具有電化學活性的間層碳材料；以無定形碳-硫-導電碳為正極，構建具有長壽命的高能量密度的鋰硫電池，推進其實際套用。
結題摘要
鋰硫電池由於其高能量密度而成為下一代高能鋰電池的首選。但是硫正極導電性差，充放電過程中存在穿梭效應，導致正極的容量低和循環性能差；此外，金屬鋰負極也存在易產生枝晶和庫倫效率低等問題，極大的阻礙了鋰硫電池的商業化進程；同時，鋰硫電池界面反應複雜，亦需要開發新的原位技術來準確闡明其電極反應機制。針對以上問題，本項目執行期主要圍繞碳間層、高比能硫正極、金屬鋰負極及界面反應機制展開研究，具體研究工作如下：（1）系統研究了B2O3/碳微米管複合材料、硫和氮共摻雜石墨烯、氮摻雜石墨烯和MXene作為間層對鋰硫電池和鋰碘電池的電化學性能的影響，闡明其改進機制，為構築具有高循環穩定性的鋰硫和鋰碘電池提供了理論基礎；（2）製備了一系列硫基複合正極材料，主要包括氧化物/硫、硫化物/硫和超高比表面積碳/硫複合正極材料，極大的提升了硫正極的循環和倍率性能；（3）系統考察了亞硫醯氯、十六烷基三甲基氯化銨、蒙脫土和六氟乙醯丙酮等電解液添加劑對金屬鋰負極的影響，闡明了其保護機制；（4）將數字全息技術改進，並首次套用於鋰離子電池界面的研究，成功原位監測了固體電解質界面膜的形成過程和鋰硫電池的穿梭效應，為研究金屬鋰電池的界面反應提供了新的表征手段。
