免费论文：含硫导电聚合物正极材料的制备及电化学性能研究

单质硫正极材料具有理论容量高、资源丰富、价格低廉、环境友好等特点，一直被研究人员所关注。然而，单质硫的绝缘特性导致其利用率低，此外，放电中间产物易溶解在电解液中，造成循环性能降低。本论文针对单质硫正极材料缺点，合成了新型纳米纤维网络硫/聚吡咯和硫/硫化聚吡咯复合材料两种正极材料。纳米纤维形貌的聚吡咯在纳米纤维网络硫/聚吡咯复合材料起到导电剂、分散剂、吸附剂等多重作用，一方面，导电纤维网络聚吡咯提高了正极材料的导电性，增加了硫的利用率；另一方面，大比表面积的聚吡咯可以抑制吸附放电中间产物在电解液中的溶解和向负极的迁移；此外，纤维网络为放电产物提供了沉积地点，避免绝缘产物包覆负极。在该材料基础上进一步的硫化则可以保证硫化聚吡咯在放电时骨架不发生降解，缓解小分子产物溶解问题，提高正极材料电化学性能。 首先使用模板法和无模板法分别制备了纳米纤维网络聚吡咯并采用红外光谱、扫描电镜等测试手段对产物进行了表征。此外，通过改变合成条件，考察了酸性环境，不同单体浓度等不同合成条件对产物形貌的影响。 将使用模板法制备的聚吡咯与硫在150 ℃下共热制备了纳米纤维网络硫/聚吡咯复合材料，以产物为正极活性材料组装电池，考察了其电化学性能以及不同充放电电流密度、不同电解液种类对这种复合材料循环性能的影响。研究结果表明，纳米纤维网络硫/聚吡咯复合材料具有较高的容量和较好的循环性能，首次放电容量达1222 mAh/g，循环20周后剩余容量570 mAh/g。 以这种复合材料为基础，进一步高温硫化制备了硫/硫化聚吡咯复合材料，以产物为正极活性材料组装电池，考察了不同硫化温度下产物电化学性能以及不同充放电电流密度、不同电解液种类对硫/硫化聚吡咯复合材料循环性能的影响。

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