论文摘要：多孔碳基硫纳米复合材料制备及在锂硫电池中的应用

世界经济的高速发展带来了对能源需求的巨大增长，同时由于当前对传统能源的大量使用导致环境的恶化也使得人们对清洁能源的开发与利用尤为迫切。锂硫电池的正极材料硫理论容量高达1675 mAh/g，理论比能量达到2600 Wh/kg，具有绿色无毒，来源丰富，安全价廉等优点，有潜力应用于未来的高能量系统。本文制备了硫碳复合材料，组装成锂硫电池，阐述了其结构与性能间的联系，优化了电池的电化学性能。

本文用水热合成法制备了含铝MOFs材料，在高温下将其碳化制成多孔碳，并与硫复合制成锂硫电池正极。XRD图谱显示在高温炭化时多孔碳样品出现了部分石墨化。N2等温吸脱附测试等分析显示合成的多孔碳材料同时含有相当数量的微孔和介孔，其中微孔有助于提升电池的循环性能，介孔有助于提升电池的比容量。

分别采用加热熔融法和球磨法制备了不同载硫量的硫碳复合样品，组装成锂硫电池。XRD与EDS测试表面球磨法制备的样品表面附着了大量的硫，其放电比容量和循环稳定性都较差；而熔融法制得的样品硫更多地进入了多孔碳的孔道，获得了较好的电化学性能。当硫含量较低时，提高硫的担载量可以提升电池的电化学性能，但当硫含量较高时，继续增加硫的含量反而会使电池放电比容量和循环稳定性下降。加热到300℃时，可以促进硫进入多孔碳孔道的内部，与基体多孔碳的结合更加紧密。

本文还对硝酸锂作为电解液添加剂对电池性能的影响做了探究。结果显示，LiNO3添加剂可以有效地提升锂硫电池的电化学性能，但过多添加也会是电池的安全性下降，在实际应用时应注意控制其加入量。

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