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锂离子电池作为一种可重复利用的能源转换装置,近年来得到了快速发展,广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。传统的锂离子电池由于比能量和能量密度较低,不能满足电动汽车长续航里程和大规模固定储能设备对高能量密度的要求。锂硫电池以单质硫作为正极材料,理论比容量高达1675mAh/g,能量密度可达到2600 Wh/kg,并且单质硫具有储量丰富,价格便宜,环境友好等优点,被认为是最有发展前景的下一代能量存储体系之一。但是,目前锂硫电池依然存在很多技术难题有待解决,主要包括单质硫和其最终放电池产物的低导电率、充放电过程中生成的多硫化物在液态电解质溶液的溶解损失以及单质硫在充放电过程中的体积变化等。本论文总结分析了锂硫电池的研究进展和发展现状,通过对导电碳材料的改性,达到抑制锂硫电池充放电中间产物可溶性多硫化物的溶出损失、提高活性物质利用率以及改善电极整体的导电性的目标,制备了磷掺杂包覆改性碳管/硫复合材料和碳黑改性功能隔层。(1)磷掺杂包覆改性碳管/硫复合材料。采用商业化廉价多壁碳纳米管为基本骨架,磷酸为磷源,葡萄糖为包覆层碳源,通过对实验条件的优化,改善了复合材料的形貌,并与单质硫通过热复合,成功合成了磷掺杂包覆改性碳管/硫复合材料。改性后的碳管微孔体积比例提高,磷含量达到1.61%,含硫68%的复合材料展现出了良好的循环性能,改性后的复合材料CPC-8/S、CPC-9/S最大放电容量,分别为615.8 mAh/g和620.1 mAh/g。循环250周之后的放电容量分别为338mAh/g和349.4 mAh/g,二者的容量衰减率分别为0.192%/cycle和0.189%/cycle,库伦效率接近100%,具有更好的高倍率性能。(2)碳黑改性功能隔层。以商业化碳黑导电剂为原料,对其进行酸化处理引入羧基官能团,以乙二醇作为桥联剂,使分散的ECP颗粒连接起来,制备了具有三维导电能力的改性功能隔层,加入改性隔层后,ECP-P 0.1C的首周放电比容量为940.3 mAh/g,放电容量最高达到1535.8 mAh/g。0.5C首周放电比容量为1240.9 mAh/g,最大放电比容量1250.7 mAh/g,电池循环194周的放电比容量为1108.7 mAh/g,容量衰减率为0.056%/cycle;1C时首周放电比容量为867.6 mAh/g,电池循环250周的放电比容量为761.4mAh/g,放电比容量衰减率为0.0049%/cycle。