导　　师： 王朝阳

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 锂硫电池因其具备能量密度高及活性材料价格低廉、来源广泛等诸多优点,被视为下一代先进储能设备的优选方案。然而,在充放电过程中锂硫化物的“穿梭效应”会导致活性材料的持续流失以及容量的持续降低,并最终导致电池失效;此外,活性材料的低电导率及其充放电过程中产生的体积变化也会严重损害锂硫电池的电化学稳定性。作为硫正极的重要组成部分,粘结剂在抑制锂多硫化物穿梭、维护正极结构完整性方面扮演着非常重要的角色。然而,传统的锂硫电池粘结剂-聚偏氟乙烯（PVDF）不足以抑制锂多硫化物的穿梭、稳定正极电化学性能,并且在制备浆料过程中要使用大量毒性有机溶剂（N-甲基-2-吡咯烷酮）。为了获得电化学性能稳定的高能量密度锂硫电池,本论文制备了一系列不同结构、用于锂硫电池硫正极的水性聚合物粘结剂,有效地提高了硫正极在高硫负载量、高倍率、长循环下的电化学性能。通过一系列测试和理论计算,从实验和理论角度证明了这些粘结剂对锂硫化物穿梭效应的抑制作用及其对电极结构的保护作用。主要内容如下:1、通过磺化反应将不溶于水的壳聚糖转化为水溶性壳聚糖硫酸酯,再通过羧基与胺基的缩合反应引入儿茶酚基团,使壳聚糖硫酸酯进一步功能化得到儿茶酚功能化壳聚糖硫酸酯（CCS）。这种新型的功能化水性粘结剂有效地提高了硫正极的循环稳定性及其在不同倍率下电池的容量发挥。在倍率为0.5 C时,基于CCS的硫正极恒电流充放电循环400圈之后比容量保持率高达80.14%（平均每圈容量损失仅为0.0496%）;在倍率为1 C和2 C时,该电极在恒电流充放电循环300圈后比容量保持率分别为79.52%、77.30%（平均每圈比容量损失为0.0682%、0.0756%）;在高倍率4 C时,基于CCS的硫正极容量发挥可达402 mAh g-1,远高于通过壳聚糖、PVDF粘结�

关 键 词： 锂硫电池 硫正极 水性粘结剂 循环稳定性 高性能

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