● 摘要
摘 要
橄榄石型LiMnPO4因其工作电压相对较高，且与目前电解液的稳定化学窗口相匹配，而被认为是混合动力电动交通工具（HEVs）及纯电动交通工具（EVs）领域中非常有前景的正极材料。但是其极低的电子电导率和锂离子扩散速率是最大缺陷。
由于锂离子是沿着[010]方向传输的，因此本实验主要通过改变LiMnPO4形貌来缩短锂离子的传输路径的，结果表明我们成功合成了六种不同形貌的LiMnPO4，然而它们首次放电比容量均较低，不到5 mA h g-1，与理论比容量171 mA h g-1相差甚远，这可能是由于导电性较低的缘故。加入0.6 g CTAB的样品容量稍高可能是因为其尺寸较小，减小了锂离子的传输路径，与未加入CTAB的样品相比，其余样品的前50圈容量及库伦效率均有所提高。
与传统锂离子电池相比，锂硫电池具有更高的理论比容量和比能量，其理论比容量可达1672 m A h g-1，理论比能量更是高达2600 W h kg-1，远超传统锂离子电池正极材料。因此锂硫电池是目前最具应用前景的高比容量及高比能量电池。锂硫电池有三大难题：硫的绝缘性；充放电过程中，长链聚硫化物易溶于电解液；充放电前后硫体积发生变化，导致电极损坏。本文主要针对后两个问题，采用SnO2空心球来缓解聚硫化物 的溶解及硫的体积膨胀，研究内容及结果如下：
（1）探讨了0.5 C倍率下不同含硫量的S/SnO2复合材料电极与硫电极50圈内的循环性能。含硫量为66%的S/SnO2复合材料容量保留率为62.6%，当硫含量增加到74%和85%时，容量保留率分别为76.6% 和 80.7%，均比含硫量为66%的S/SnO2复合材料高。然而含硫量为66%的S/SnO2复合材料的首次放电比容量高达1176 mA h g-1，且50圈以内每圈的容量均比74%和85%的高。此外三种含硫量的复合材料均比硫的容量保留率高。表明S/SnO2复合材料可以有效提高电池的循环性能。
（2）比较了不同导电剂对电池性能的影响。交流阻抗测试表明三种导电剂的导电顺序为：乙炔黑＜炭黑xc-72＜科琴黑，首次放电比容量及容量保留率均随着导电剂导电性的增大而增大。
（3）探讨了SnO2中掺氟（FTO）对S/SnO2复合材料性能的影响。TEM图片表明掺氟并未破坏SiO2@ SnO2的核壳结构。掺入的氟元素比重大约为1.53wt%，掺氟后导电性略有提高，容量保留率虽略有降低，但是其每一圈的比容量均比未掺氟的高。
（4）探讨了集流体对S/SnO2复合材料性能的影响。交流阻抗结果表明铝箔集流体的阻抗远远大于泡沫镍的阻抗，相同条件下，泡沫镍电池的首次放电比容量约是铝箔电池的4.5倍。
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