本书研究的内容和意义

锂硫电池因其具有高理论比能量、低成本和环境友好等优点，被认为是极具潜力的电池体系之一，但由于正极材料硫的导电性差及多硫化物的溶解等问题，锂硫电池的循环寿命、库仑效率仍有待提高。针对这两点问题，我们对锂硫电池进行了以下4 个方面的研究：

（1）合成复合材料

如前所述，多孔碳不仅可以增强硫电极的导电性，还可以将硫限制在电极上，减少硫的流失。但要得到均匀的S/C 复合物，目前大多数研究都需要非常烦琐的步骤或非常复杂的操作。因此，本书提出了一种简单的方法——溶剂转化法，只需一步就可合成均匀的S/C 复合物。该法利用硫在不同溶剂中的溶解度不同，将硫溶液与碳溶胶混合，硫会析出，同时碳也会沉降，这样就得到了混合均匀的S/C 复合物。并对比研究了采用不同溶剂所制备出的S/C 复合物的电化学性能。

（2）锂保护的初步尝试

将传统锂二次电池对锂保护的方法，包括添加电解液添加剂和预处理方式，应用到锂硫电池中，考察常见的锂二次电解液添加剂对锂硫电池的影响。分别研究了有机小分子苯、2-甲基呋喃、2-甲基噻吩、高分子聚合物聚乙二醇二甲基醚（PEGDME）、聚氧化乙烯（PEO）、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）作电解液添加剂时对锂硫电池的影响。在此基础上，我们进一步研究了添加剂的含量对锂硫电池的循环性能、库仑效率及放电中值电压的影响。此外，通过二甲基二氯硅烷和1，3-二氧戊环对锂片进行预处理，考察了预处理时间对锂硫电池性能的影响。(www.xing528.com)

（3）采用冠醚对负极锂进行保护

冠醚也叫“大环醚”，是一类含有多个氧原子的大环化合物。由于具有孔穴结构，冠醚能与金属离子发生络合，且络合能力与孔穴大小及金属离子的大小有关。采用3 种孔穴大小与Li+直径相近的冠醚对锂片进行预处理或作为电解液添加剂，通过冠醚的吸附和络合作用在锂片表面形成一层致密且有孔的保护膜，孔道大小要合适，既能保证锂离子正常通过，又能阻止金属锂与多硫化物接触，这样就可能提高电池的库仑效率和循环寿命。同时，研究了以上两种措施对锂硫电池的放电比容量、放电中值电压和库仑效率等电化学性能的影响。通过对充放电前后锂片表面形貌的变化和表面成分分析提出了冠醚对锂的保护机制，明确冠醚孔穴大小及含量对锂片表面和锂硫电池的电化学性能的影响规律，找到最合适的冠醚及其最佳含量，对锂负极的保护机制具有指导意义。

（4）对锂硫电池的关键材料正负极同时进行改进

正极方面，将硫与用水热法合成的介孔TiO2 进行复合，利用介孔TiO2对硫的吸附作用和催化作用对硫正极进行改性；负极方面，采用冠醚对锂负极进行保护，将S/TiO2 复合物电极与经含有苯并-15-冠-5 的电解液处理的锂片组装成扣式电池，并研究该电池的电化学性能。提出对锂硫电池的关键材料正负极及电解液进行综合改性的思路，使锂硫电池的放电比容量有较大的提高。本研究对促进锂硫电池的性能提升和推广应用具有重要的理论和实际意义。