成果介绍
本发明公开一种三维导电网络聚吡咯材料、硫正极材料和锂硫电池。该三维导电网络聚吡咯材料通过以下步骤得到:将十六烷基三甲烷基溴化铵溶解至质子酸水溶液中,得到混合液A:将混合液A温度下降到15℃以下,加入过硫酸铵,混合均匀,得到混合液B:向混合液B中加入吡咯单体,混合均匀,得到混合液C;将混合液C在0?5℃的温度下静置反应,得到三维导电网络聚吡咯材料。本发明通过采用不同质子酸实现不同极性官能团对聚吡咯的掺杂,大大提高聚吡咯结构对多硫化锂的吸附作用,缓解穿梭效应;同时,得到了理想的聚吡咯微观结构?三维导电网络,增加了导电性,并缓冲了体积膨胀,增强正极结构的稳定性,最终提高硫正极材料的循环性能。
成果亮点
在当前研究的电化学储能系统中,锂硫电池是极具前景的下一代二次电池体系。锂硫电池理论比容量为1675mAh·g-1,能量密度高达2567 Wh·kg-1,是目前商业化锂离子电池的5倍。此外,锂硫电池用单质硫作为正极,具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点,有很好的实际应用前景。但它的商业化发展也面临诸多亟待解决的难题,比如:(1)硫和Li2S/Li2S2的导电性差,导致活性物质利用率低。通常将硫与其他导电材料复合来提高正极导电性,但是,大量导电材料的添加会降低电池的能量密度,因此寻求合适的高导电材料至关重要;(2)高阶多硫化物的“穿梭效应”导致容量损失。高阶硫化物在放电/充电过程中在电解液中的溶解、扩散和再沉积,使单质硫在正极分布不均匀,容易使负极钝化,加快循环过程中容量衰减,库伦效率降低。(3)锂化前后硫正极体积变化大,导致电极结构坍塌。在放电过程中,硫和硫化锂的密度不同,体积膨胀高达79%,长期循环过程中会导致正极材料的粉化和结构坍塌,因此需要通过恰当结构设计来缓冲体积膨胀。
团队介绍
严敏,武汉工程大学特聘副教授
2021年-至今:武汉工程大学材料科学与工程学院,新能源材料与器件专业,特聘副教授
2017年-2020年:中国科学院化学研究所,先进储能材料,博士后
2013年-2017年:武汉理工大学材料学院,材料学,博士学位
2009年-2012年:武汉理工大学材料学院,材料科学与工程,硕士学位
2005年-2009年:武汉理工大学材料学院,复合材料与工程,学士学位
成果资料