摘要：设计制备了一种具有三维网络结构的磺酸化b-环糊精聚合物水性粘结剂(b-CDPS-),重点研究了b-CDPS-粘结剂的粘接性能和对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明:b-CDPS-粘结剂的粘结强度高于传统商用PVDF粘结剂。另外,相较于使用PVDF的硫正极,使用b-CDPS-的硫正极在循环前后呈现出更加均匀的微观形貌结构和更优的电化学性能。在0.1 C下充放电,100次循环后其放电比容量仍然保持1024 mAh/g。即使在1.5 C下,仍能保持880 mAh/g的放电比容量,远高于PVDF电极467 mAh/g的放电比容量。

摘要：锂硫电池因较高的理论比容量和能量密度在动力汽车和储能装置等领域具有广阔的应用前景,因此设计制备低成本和高性能的锂硫电池正极材料具有重要研究价值。以廉价易得且可再生的红薯淀粉为生物质碳源,经水热反应、高温石墨化以及碱活化等方法,得到表面富含多孔的碳材料。再将其与硫单质按不同比例混合,通过熔融扩散法制备锂硫电池正极材料。运用X射线衍射、氮气吸附、X射线光电子能谱等手段对材料的表面形貌和结构进行了表征。另外,对利用该材料组装的电池进行电化学测试,结果显示碳/硫比为1∶2时,电池具有更优良的循环及倍率等电化学性能,其在0.1 A g^(-1)下的初始放电容量为1 470.6 mAhg^(-1),恒电流循环300圈后容量为754.6 mAhg^(-1);并在3 C下的放电容量达到864.1 mAhg^(-1)。研究成果为自然界中生物质转化为功能性碳材料提供了一种新思路。

摘要：高比能锂-硫电池的实际应用面临两大致命障碍:一是源于硫正极的“穿梭效应”,二是锂金属负极带来的低库仑效率和安全问题,为了彻底解决这些问题,本文提出了一种新型的硅-硫化聚(丙烯腈)全电池。在这种不含锂金属的系统中,锂源被预加载在正极中,采用析氮反应将锂离子注入硅基负极.基于固-固转化机制的硫化聚(丙烯腈)正极可以从根本上规避“穿梭效应”.同时,与锂金属负极相比,硅基负极可以实现更有效的利用和更高的安全性.采用该技术的全电池可提供1169.3mAhg^(-1)的容量并稳定循环100次,显示出优异的电化学稳定性.此外,即使在4.2 mgcm^(-2)高硫载量的实用软包电池也可以实现513.2 Whkg^(-1)的高比能量.本文还通过原位方法研究和分析了正极中析氮反应的机制.值得注意的是,这种电池设计完全匹配当前的电池生产工艺,制造成本低,为采用析氨反应开发无金属锂电池开辟道路.

摘要：便携式电子设备的逐渐普及促使储能器件朝着柔性化、高储能方向发展。锂硫电池因拥有高比容量、能量密度高、低成本、环境友好等优势,被认为是极具潜力的下一代商用化二次电池,然而,其实用化仍受中间产物多硫化物的“穿梭效应”、正极活性物质硫的体积膨胀和低导电性等因素的限制,具有高导电性的碳纳米材料常被用于与硫复合来解决以上问题。本文针对采用碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯作为基体,重点介绍了硫与以上碳纳米材料的复合和相应的硫-纳米碳复合柔性正极材料的设计制备,探讨了提高正极硫含量和利用率的策略,分析了正极材料结构性质与电池电化学性能之间联系,最后对硫-纳米碳复合柔性正极材料的发展前景和面临的挑战进行了展望。

摘要：锂硫电池因高比容量和高能量密度引起了研究者们的广泛关注,成为新型锂电池研究热点之一。隔膜作为锂硫电池的重要组成部分,是提高电池各方面性能的关键。现阶段锂硫电池隔膜改性工作主要集中于高性能涂层材料的设计与合成以及新型隔膜材料的开发。本文综述了锂硫电池隔膜改性的研究现状,分别从碳涂层隔膜、元素掺杂碳涂层隔膜、金属氧化物/碳复合涂层隔膜、新型薄膜材料和多层隔膜等五个方面进行介绍,指出了从隔膜入手提高导电性、抑制穿梭效应、减轻锂电极腐蚀,从而提高电池电化学性能的重要性。

摘要：锂硫电池(LSB)凭借其超高的能量密度(2600 Wh·kg^(-1)),被认为是下一代储能系统的潜在候选者之一。然而,目前LSB的实际应用受到了多硫化锂(LiPSs)穿梭效应、电解质连续分解和锂枝晶生长等问题的限制。这些挑战主要与正极结构框架、锂负极的反应性以及在电极-电解质界面发生的氧化还原反应有关。设计良好的正极结构、新型电解质的开发和负极保护已被陆续研究,以期改善LSB的电化学性能。在本文中,将系统地讨论克服LSB挑战的相关研究进展,如正极硫载体设计和制备、新型电解质的开发、隔膜的改性/功能层插层设计、锂负极的保护及LSB产业化方面的最新研究进展。最后,为LSB的实际应用提出总结和展望。

摘要：镁硫电池具有能量密度高、成本低、安全性高等优势,是极具发展前景的新型储能体系之一。目前,在电解液、硫正极以及镁负极方面已取得了一些突破性的成果,但镁硫电池的发展仍处于起步阶段,依旧存在诸多问题与挑战。综述了镁硫电池电解液的发展历程、硫正极的设计策略和镁负极及其界面的研究现状,并对未来镁硫电池亟待解决的问题以及镁硫电池的发展前景进行了总结和展望。

摘要：锂硫电池理论能量密度高(2 600 W·h/kg)、硫原料丰富、成本低,是最有发展前景的锂二次电池技术之一。然而硫以及放电产物硫化锂电导率低,电化学反应过程中生成的可溶性多硫化物的"穿梭效应"以及电池充放电过程中电极的体积效应等,影响了锂硫电池性能的发挥,阻碍了锂硫电池实用化进程。近年来,通过电极材料的设计、电极表界面的修饰以及电解液体系优化,锂硫电池的性能得到显著提升。综述了近年来锂硫电池中硫正极、隔膜和金属Li表界面修饰方面的研究进展。

摘要：锂-硫电池具有高的理论电芯比能量和低成本,是极具应用前景的下一代电化学储能技术,已被广泛研究。实用化锂-硫电池技术目前面临的挑战主要包括正极侧电活性硫物种在充放电过程中的不可逆损失,负极侧枝晶形核生长,以及因活性硫迁移至负极而导致的界面副反应,上述问题会导致电池工况条件下性能迅速衰退,引发电池失效和安全问题。本工作中,我们提出通过设计非对称的电极-电解质界面稳定锂-硫电池正负极电化学,协同促进电极/电解质体相和界面电荷输运,从而延长电池循环寿命,显著提升电化学性能。本文所讨论的策略有望指导电池界面理性设计,助力实现高性能的锂-硫电池。

摘要：锂-硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注.但其实际应用仍面临着来自于正极、电解液以及负极等方面的诸多挑战,具体包括硫正极的溶解、多硫化合物的"穿梭效应"及金属锂负极的枝晶问题.本文以课题组近期的研究结果为主线,综述了近两年来关于锂-硫电池的研究进展,重点探讨了碳硫复合物正极、硫化锂正极、复合隔膜设计和电解液方面的研究进展,并总结了各方面存在的问题.