锂硫电池

摘要： 锂硫电池被认为是最有前途的高能量密度储能系统,但充电过程中多聚硫化物的溶解限制了活性材料的利用率和循环稳定性,影响了锂硫电池的实际应用.通过电化学聚合电解质中所含的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体,使其在正极碳硫复合物表面原位形成聚乙烯二氧噻吩包覆层.在电池内部原位形成包覆层,可以增加电解液与活性物质的浸润性,提高Li+电导率,从而增加活性物质利用率.通过极性-极性键吸附多硫化物,抑制穿梭效应,从而提高循环稳定性.实验结果显示,添加50 mmol/L EDOT的锂硫电池的初始放电比容量为1155 mA·h/g,200次循环比容量仍高达770 mA·h/g,优于未添加EDOT的锂硫电池.

摘要： 分析了锂负极所面临的主要问题及其出现的机理,根据产生机理人们采取了几种不同的保护锂负极的技术手段,综述了近几年人们在锂负极保护方面的研究进展,包括电解液添加剂技术、表面涂层技术和集流体技术等,分析了各种技术在保护锂负极方面的作用原理,最后对锂硫电池中锂负极保护技术的发展进行了探讨和展望。

摘要： 将磷化镍纳米片均匀负载到石墨烯(G)上制备出Ni_(2)P/G复合材料,并将其作为硫载体构筑了硫基复合材料(S/Ni_(2)P/G)。研究表明,磷化镍纳米片对可溶性多硫化物具有强的化学作用和较高的电催化活性,使S/Ni_(2)P/G硫基复合材料表现出良好的电化学性能。特别是,在高硫含量(80.3%)和低电解液用量(15μL·mg^(-1))条件下,S/Ni_(2)P/G硫基复合材料展现出1164.7 mAh·g^(-1)的质量比容量和良好的循环稳定性。此外,S/Ni_(2)P/G复合材料具有高的振实密度(1.02 g·cm^(-3)),其体积比容量高达954.0 mAh·cm^(-3),约为S/G复合材料体积比容量的1.6倍。

摘要： 锂硫电池是一种以硫作正极,锂作负极的锂电池,具有原材料储量丰富、成本低和环保等特点,已经成为燃料电池领域的新兴技术的研究热点和发展方向。以全球锂硫电池技术专利作为研究对象,利用专利数据挖掘和主题聚类的方法,分析了全球该技术的专利申请总体发展态势、地域分布、专利技术构成与功效、申请人技术构成与主题聚类,以及主要机构的技术布局,采用可视化方法展示出当前该技术领域的研究热点和技术发展趋势。提出了加快技术研发与创新,紧跟国家政策引导,加强机构间的技术合作,完善专利技术布局和知识产权保护战略等建议。

摘要： 通过对层状金属有机骨架(Metal-organic framework 71,MOF-71)前驱体先碳化后氧化的方法合成了四氧化三钴/碳复合纳米颗粒。将制得的纳米颗粒与硫复合后借助四氧化三钴的极性优势能对多硫化锂产生很强的亲和力,可以抑制穿梭效应。通过对材料进行物理表征和电化学测试发现,氧化温度对Co_(3)O_(4)/C结构形貌有较大的影响,高温氧化所制备的Co_(3)O_(4)/C材料粒径约50 nm,平均孔径为17.44 nm,多层网状结构有利于提升电池容量和稳定性。以Co_(3)O_(4)/C为正极基质负载硫组装的锂硫电池,在0.2C放电倍率下,首圈放电比容量为1 142.2 mAh·g^(-1);在0.5C电流密度下循环300圈,其库仑效率仍保持在98%以上,该锂硫电池表现出优异的电化学性能。

摘要： 将Se固溶复合到链状小硫分子S_(2~4)中,利用超微孔碳(UMC)的空间限域效应,在UMC中成功构建了链状Se_(m)S_(n)(2≤m+n≤4)小分子,并用作锂硫(Li⁃S)电池正极材料。与链状S_(2~4)小分子相比,改性后的Se_(m)S_(n)(2≤m+n≤4)小分子电导率更高,锂化能更低,放电锂化过程更容易。所制得的UMC/Se_(m)S_(n)(2≤m+n≤4)复合正极材料的放电过程为一步固相转化反应,从而有效抑制了活性物质的穿梭流失。与UMC/S_(2~4)复合正极材料相比,UMC/Se_(m)S_(n)(2≤m+n≤4)复合正极材料的电荷传递阻抗更小,放电比容量更高。因此,UMC/Se_(m)S_(n)⁃40(2≤m+n≤4,w_(SeS_(2))∶w_(UMC)=4∶6)复合正极材料在0.1C时循环100次后,比容量依然保持有844 mAh·g^(-1);在0.5C下长时间循环500次时,每次循环容量损失仅约为0.07%,表现出优异的循环稳定性。

摘要： 计划2023年电池产能突破260GWh,2024年销售额达到2700亿美元,2025年年底实现锂硫电池商业化,2025-2027年间实现全固态电池商业化。随着我国新能源汽车销量的高速增长,动力电池的装机量也迎来飞涨。数据显示,2021年全球动力电池装机量为296.8GWh,同比增涨102.32%。前十动力电池企业装机量为270.8GWh,市占率高达91.24%,市场集中度进一步提升。

摘要： 通过采用不同钴源制备Co_(3)O_(4)材料,对材料进行物相和形貌表征,并了解不同结构Co_(3)O_(4)材料在锂硫电池正极材料中的作用。结果表明,具有片状外延结构的Co_(3)O_(4)刺球与S/C材料结合以后,能够增强正极材料在电化学反应中对多硫化锂的吸附,提升电池比容量、首次库仑效率及其循环稳定性。将S@C/Co_(3)O_(4)复合材料作为锂硫电池正极材料组装的电池在0.05 C下放电比容量达到了1294.89 mAh/g。通过电化学阻抗谱和循环伏安法测试,对比了两种Co_(3)O_(4)对锂硫电池性能的影响,结果表明以硝酸钴为钴源制备的锂硫电池正极材料具有更好的电化学活性。

摘要： 柔性电子设备自进入人们的视野以来就备受关注,而与之相适应的、具有更高能量密度的柔性储能器件是促进其发展的关键。在各种新型柔性储能装置中,锂-硫(Li-S)电池具备高能量密度和高理论比容量,是未来柔性电池体系的理想选择之一。近几年,虽然对Li-S电池进行了深入的研究,但是高性能与电极柔性之间的相互制约性阻碍了柔性Li-S电池的进一步发展。本文通过总结柔性Li-S电池的发展现状,以Li-S电池柔性化基底材料制备为主要切入点,对柔性硫正极、柔性锂负极和柔性电池三部分进行阐述。首先分析了构造柔性正极材料的基本方法,然后总结发展新型锂金属宿主材料对实现可变形锂硫电池负极的重要性,阐述柔性电池集成和测试方法对实现柔性Li-S电池未来应用的必要性,最后对柔性Li-S电池的前景进行了展望,分析探讨了其面临的问题及未来发展方向。

摘要： 本工作基于工业炼油产品沥青,开发了一种无金属、氮和硫共掺杂多孔碳纳米片(NSPC)的合成方法。获得的多孔碳纳米片具有高比表面积(339 m^(2)·g^(-1))和优异的固硫能力。同时,高含量氮、硫共掺杂可以有效增强碳材料的导电性,同时促进多硫化物的高效催化转化。通过熔融法固硫后,制备得到的NSPC/S电极具有较高的比容量和优异的循环稳定性(在0.6C电流密度下,200次循环后容量为762 mAh·g^(-1)),实现了高含量氮和硫共掺杂的二维多孔碳材料的快速批量生产并用于高性能锂硫电池正极材料。

摘要： 具有高理论能量密度的锂硫电池有望成为下一代高性能电化学储能系统,但受限于多电子化学反应的复杂机制及活性物质本征的低电导率,锂硫电池的实用化仍有赖于高性能电极材料和隔膜电解质等关键材料的开发.针对锂硫电池正极复合材料活性材料利用率低的问题，通过纳米碳基元结构设计和三维组装提高了正极硫活性材料的利用率和稳定性；并通过正极骨架中的极性修饰、及催化转化功能的引入，改善了硫正极材料的反应动力学性质，提高了大电流充放电和库伦效率等性能。针对锂硫电池充放电过程中间产物穿梭扩散导致效率低的问题，提出引入选择性隔膜提高电池库伦效率的原理和方法，以功能高分子和纳米碳等基元材料构筑隔膜，大幅提升了锂硫电池反应的库伦效率。这些锂硫电池核心材料的开发将有助于构建实用化、高循环稳定性的锂硫电池系统。

摘要： 锂硫电池体系作为新兴的二次电池体系,具有能量密度高等方面的巨大优势.要实现锂硫电池的实际应用,最亟待解决的问题之一就是多硫化物的"穿梭效应".在锂硫电池放电过程中,具有非极性表面的纳米碳材料作为锂硫电池正极,很难对极性多硫化物提供足够的表面结合力和限制作用,导致多硫化物的溶解,扩散到负极表面发生反应,造成活性物质损失和容量的衰减.引入“锂键”这一化学概念进入锂硫电池体系。采用理论和实验相结合的手段对进行了锂硫电池正极界面相互作用进行了定量描述。分别选择了两种掺杂氮和未掺杂的固相碳材料进行NMR和电化学测试。结果证明，氮掺杂碳材料的7Li的NMR峰位向低场移动，表现出更强的界面相互作用，与模型分子得到的结果一致。通过对两种材料进行电化学测试，采用氮掺杂碳材料的电池正极初始容量达到1172 m Ah g-1,比未掺杂的高出约23 %。在200圈循环后，其比容量依然高达848 m Ah g-1，单圈衰减仅为0.14%；而未掺杂石墨烯循环后比容量仅为423 m Ah g-1。

摘要： 发展具有更高能量密度的二次电池是电子设备、电动汽车性能提升的关键,锂硫电池作为一类转化化学的储能体系,因其高能量密度、电极材料储量丰富、环境友好等特点,成为最具潜力的下一代高能电化学储能系统之一.本课题组在隔膜正极侧构建基于高导电性纳米碳材料的功能层，并将具有高导电性和极性的金属氮化物引入该功能层。将其应用于锂硫电池体系时，由于碳材料的物理吸附和金属氮化物的化学吸附的双重作用，该功能层可以有效抑制多硫化物在正负极之间的穿梭效应；同时，高导电性的金属氮化物对多硫化物的液液、液固氧化还原反应过程具有促进作用，可活化被阻挡在正极侧的多硫化物，提高活性物质的利用率。此项研究有助于理解隔膜的界面反应机理，为新型多功能隔膜的制备提供方法，对其他基于多电子转化反应的电化学储能体系也具有参考价值。

摘要： 新型储能器件的开发对于逐步取代传统化石燃料,降低污染物排放等方面有着重要意义.在新一代储能器件中,锂硫电池以其极高的理论容量(1672mAh g-1)与比能量密度(2600Wh kg-1)引起了研究人员的广泛关注.本文提出了将卟啉类的共价有机框架材料（POF）引入锂硫电池正极体系，抑制飞梭效应的方法。首先，以还原的氧化石墨烯（rGO）为模板，将 POF 生长在 rGO 上，制备出 POF-rGO 复合纳米材料。它具备良好的导电性、框架性与化学极性，是提升正极性能的理想材料。再将硫与 POF-r GO 进行复合，制备出 S-POF-rGO 复合型正极材料。将该复合正极应用于锂硫电池体系中，POF 既可以吸附电池充放电过程中产生的多硫化物，抑制飞梭效应；又可催化转化多硫化物继续充放电，提升活性物质利用率。从电池测试结果来看，在 0.5C 的放电倍率下，电池首圈循环容量达到 1178 m Ah g-1，经过 100 圈充放电循环后，电池容量依旧保持在 1023 m Ah g-1，且库伦效率基本维持在 100%。相比于传统的锂硫电池正极材料，S-POF-rGO 复合型正极有效提升电池容量与电化学稳定性。本工作提供了一种新的锂硫电池正极构筑策略，为下一代安全、高效锂硫电池的发展提供了新思路。

摘要： 设计了一种新颖，简便的一步法策略来合成氮硫共掺杂多孔碳材料(NSPC)来提高锂硫电池硫的利用率和循环稳定性。这项工作以莲芯为原料经过洗涤干燥后，加入去离子水再加入硫脲和氢氧化钾，经过90°C 12h的油浴，干燥后取出放入管式炉400°C 30min 850°C 2h进行活化和掺杂，随后取出材料用盐酸进行洗涤，过滤干燥后得到NSPC。BET测试表明NSPC具有大的比表面积(1564.8m2 g-1)，高的孔体积(0.753277cm3 g-1),XPS测试表明硫和氮掺杂量分别为4.980at%和3.667at%。由于材料的独特物理性质和化学成分，将NSPC涂在隔膜上用于Li-S电池中间功能层不仅可以促进电子和Li+快速转移，而且还可以通过强烈的物理和化学吸附来有效地抑制多硫化物溶解和扩散。电化学测试表明0.1C的电流密度下，首次放电比容量高达1532mAh g-1，即使在0.5C的高电流密度下，循环200圈后仍有750mAh g-1的可逆容量，显示了优秀的硫利用率和循环稳定性。

摘要： 锂硫电池因其极高的理论比容量(1672mAh·g-1)和能量密度(2600Wh·kg-1)而成为行业研究热点之一.然而,锂硫电池的应用却因其短循环寿命和快速的容量衰减而阻碍.在这篇论文中,采用溶剂热的方法制备了基于CNT-La2O3/S的锂硫电池正极材料.在这种独特的结构中,碳纳米管形成三维网络结构来提供快速的电子和离子通道.此外,极性氧化物La2O3可以稳定的固定电池反应过程中的多硫化合物.因此,基于CNT-La2O3/S的锂硫电池正极材料表现出了优异的电化学性能,在0.1C和1C的比电容分别为1126mAh·g-1和644mAh·g-1,电池循环300次的衰减率为0.09％.

摘要： 锂硫电池是目前最具开发前景的二次电池体系之一,但是由于单质硫的导电性能差,而且其放电中间产物易溶于电解液,并在两极之间穿梭,使得锂-硫电池正极活性物质硫的利用率低、循环性能差.本论文针对以上问题,围绕增加材料导电性,限域和吸附放电产物,利用静电纺丝和热处理技术,构筑了四氧化三钴/空心纳米炭球负载碳纳米纤维多级结构材料(Co3O4/HCNS@CNFs),并通过熔融法载硫,得到复合正极材料(Co3O4/HCNS@CNFs-S),用于锂硫电池正极,展现出了良好的电化学性能.在0.2C的电流密度下,初始比容量为1010mAh·g-1;1C的电流密度下,比容量可以达到730.4mAh·g-1,循环500圈后,容量维持在343mAh·g-1.

摘要： 生物质资源丰富,富含N、O、S、P等元素,以其为碳源所制生物碳具有原位杂原子掺杂的特点而备受关注.本研究以农林废弃物松果为碳源,磷酸为活化剂,采用新型的敞开预处理-高温烧结两步法制得蜂窝状多孔生物碳,并通过传统的物理熔融法负载硫,得到碳硫复合材料.电化学测试表明不同磷酸用量对材料的电化学性能影响较大,在一定区间内,随着磷酸用量的加大,材料电化学性能逐渐提升,但超过最佳用量时材料的电化学性能开始下降.充放电测试结果表明最优磷酸用量下制备的复合材料在0.1C倍率下放电比容量达到了1156m Ah g-1;在0.5C倍率下循环了300次仍能保持530mAh·g-1的高倍率性能,每次循环的容量衰减仅为0.102％,库仑效率基本接近100％,表现出了优异的电化学性能.

摘要： 纳米纤维的广泛应用,对纳米纤维的制造技术提出了新的要求,同时也为纳米纤维制备技术的发展提供了新的发展空间.静电纺丝目前已是制备超细纤维和纳米纤维的重要方法.

摘要： 随着便携式电子设备的迅猛发展,传统锂离子电池难以满足日益增长的储能需求.以硫作为正极,金属锂作为负极构成的锂硫电池,因具有极高的理论容量(～1675mAh g-1)和能量密度(～2600Wh kg-1)受到关注.然而,锂硫电池研究仍存在于实验阶段,其在走向商业化的过程仍面临很多挑战.多硫化物的溶解和扩散是其中的关键问题.多硫化物是锂硫电池正极反应的中间产物，其中高阶多硫化物（Li2Sn,n=4~8）可以溶解于常规的醚基电解液中，从而造成正极活性物质损失。它不仅降低了正极硫的利用率，扩散到负极的多硫化物也会与金属锂反应，改变锂金属表面成分，消耗锂金属，造成负极利用率的下降。本展示采用锂硫电池常用醚基电解液，以铜箔作为正极，锂片作为负极，研究不同嵌锂量、不同电流下多硫化物对金属锂沉积的影响，包括循环利用率(Coulumbic efficiency，库伦效率), 锂沉积形貌，锂表面成分等。当采用Li2S5作为多硫化物探针分子时，初步结果如下。当嵌锂量为0.5 mAh ，恒流1 mA 和2 mA 充放电时，多硫化物Li2S5均有助于获得稳定的循环利用率，循环多圈后效果明显。通过半电池的测试，发现多硫化物有助于形成稳定的负极SEI膜（solidelectrolyte interphase，固态电解质界面膜），稳定锂沉积性能。

摘要： 本发明提供了一种锂硫电池正极材料及其制备方法、一种锂硫电池正极及其制备方法以及一种锂硫电池，属于锂硫电池领域。本发明提供的锂硫电池正极材料包括MXene和功能化碳布，所述MXene附着在功能化碳布的纤维表面，所述MXene包括金属碳化物或者金属氮化物，所述金属碳化物和金属氮化物中的金属成分独立地包括钛、钒、铬或钼；所述功能化碳布表面含有羟基和羧基官能团。本发明提供的锂硫电池具有较高的循环寿命、比容量和库伦效率。

摘要： 本发明涉及一种锂硫电池电极，其包括一碳纳米管海绵和多个硫纳米颗粒，所述该碳纳米管海绵包括多个微孔，所述硫纳米颗粒均匀分布于所述多个微孔中。此外，本发明还涉及所述锂硫电池电极的制备方法及使用所述锂硫电池电极的锂硫电池。

摘要： 本发明涉及一种锂硫电池正极及其制备方法，锂硫电池电芯及锂硫电池。锂硫电池正极包括集流体和与集流体熔铸复合的活性物质层，活性物质层由重量比为(7.6±5.1)：2：(8±0.5)的铝、多孔炭、硫组成。本发明提供的锂硫电池正极，活性物质层与集流体熔铸复合，活性物质层中的铝形成导电金属网络，多孔炭用于填充硫，所得锂硫电池正极的导电性和结构稳定性较现有锂硫电池正极大大提高，可有效改善锂硫电池的倍率性能和循环性能。

摘要： 本发明涉及锂硫电池领域，提供了一种锂硫电池隔膜的制备方法，包括以下四个步骤，分别为：将化学短纤维和分丝皱化过的微纤维同时加入溶剂中；待基体浆料通过自由沉积，再将分散均匀的纳米纤维素浆料涂覆于基体表面；待纳米纤维素成型之后，再在表面涂覆导电聚合物与纳米纤维素复合浆料，最后通过压榨，干燥成隔膜；将隔膜进行热压分切。本发明的一种锂硫电池隔膜的制备方法，通过步骤S1～S4方法得到锂硫电池隔膜，可提升锂硫电池库伦效率。提供了一种锂硫电池隔膜，包括中间层、基层以及表面层。本发明的一种锂硫电池隔可储存大量电解液，提高了电池循环能力。提供了一种锂硫电池，包括上述隔膜。本发明的一种锂硫电池性能得到了极大提升。

摘要： 本发明提供了一种锂硫电池正极活性材料及其制备方法、锂硫电池正极材料及锂硫电池。涉及电池材料技术领域，所述正极活性材料包括烧结连接的硫化锂和掺杂有硫元素的碳材料，缓解现有采用Li2S/金属氧化物或Li2S/碳复合材料作为锂硫电池正极活性材料时，锂硫电池循环稳定性差的技术问题。本发明通过将硫化锂掺杂有硫元素的碳材料相复合，能够显著提高硫化锂的导电性，同时掺杂有硫元素的碳材料，能够为多硫化物提供结合位点，提高多硫化物与正极活性材料的结合力，从而使得锂硫电池能够保持较高的比容量，循环稳定性显著提高。

摘要： 本发明涉及一种锂硫电池用正极浆料，使用其制造的锂硫电池用正极，和包含其的锂硫电池，更具体地，涉及一种锂硫电池用正极浆料，所述正极浆料包含正极活性材料、导电材料、粘合剂和溶剂，其中所述正极活性材料的平均粒径(D

摘要： 本发明公开一种锂硫电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：将三价钴金属化合物、二价锌金属化合物和有机溶剂混匀，得到混合溶液。调节混合溶液的pH值13‑14，得到原料溶液。对原料溶液进行回流加热处理，充分反应之后进行固液分离并保留固体，得到前驱体。将前驱体进行热解反应，得到钴酸锌纳米薄笼材料。将钴酸锌纳米薄笼材料与单质硫混合，之后进行热处理，充分反应后得到锂硫电池正极材料。本方法制得的锂硫电池正极材料用于锂硫电池，在具有高硫载量的同时具有较高的比容量和循环稳定性。相应地，本发明还提供了一种由上述锂硫电池正极材料的制备方法制得的锂硫电池正极材料、锂硫电池正极和锂硫电池。

摘要： 锂硫电池正极材料、锂硫电池正极、锂硫电池及制备方法，属于二次电池技术领域。锂硫电池正极材料包括含有Co、Ni、Cu、Zn或Mn中的至少一种金属元素的配位不饱和金属有机框架材料。配位不饱和金属有机框架材料与金属有机框架材料相比，具有更多的金属活性位点和结构缺陷，能够增强对多硫化物的吸附作用。利用锂硫电池正极材料制备锂硫电池正极，在将锂硫电池正极应用于锂硫电池时，能够有效缓解正极处多硫化锂的穿梭效应，进而缓解锂硫电池的容量衰减问题，增强锂硫电池的电学性能。

摘要： 本发明提供了一种锂硫电池正极材料、锂硫电池正极片和锂硫电池。锂硫电池正极材料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，粘结剂为改性聚丙烯酰胺粘结剂，改性聚丙烯酰胺粘结剂包括如结构式Ⅰ所示的改性聚丙烯酰胺：其中，R1为不饱和酸基团，R2为含有羟基的基团。改性聚丙烯酰胺粘结剂的存在有利于吸附电池在充放电过程中产生的多硫化物，抑制多硫化物在电解液中的溶解、提高硫元素的利用效率从而提高锂硫电池的放电容量，由于改性聚丙烯酰胺粘结剂的高粘附力，很大程度避免极片掉粉、剥离和活性物质脱落等现象且抑制正极材料在电池循环过程中产生的体积膨胀和收缩、应力变化。

摘要： 本发明提供一种锂硫电池用隔膜及其制备方法，所述锂硫电池用隔膜包括隔膜基材和涂覆在所述隔膜基材的一面或两面的功能性涂层，所述功能性涂层包括过渡金属氮化物包覆氮化硅复合颗粒。本发明还提供一种锂硫电池，包括如上所述的锂硫电池用隔膜和所述的制备方法制备的锂硫电池用隔膜。本发明提供的一种锂硫电池用隔膜及其制备方法，制备工艺简单；将本发明的隔膜用于锂硫电池，具有较高多硫化锂催化转化活性。