导
读
锂硫（Li-S）电池具有比锂离子电池更高的能量密度，是近10年来的研究热点，但目前锂硫电池的循环性能和倍率性能远远不能满足人们的需求。在本研究中，二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯（DTFEC）作为一种电解液添加剂应用到锂硫电池中，以提高电池的电化学性能，并对DTFEC的添加量进行了筛选和优化。结果表明，DTFEC的添加量对电池性能有很大的影响，当添加体积分数为5% 时，复合硫正极材料（S@pPAN）表现出最佳的循环稳定性和倍率性能。室温条件下进行充放电测试，在1C的充放电电流下，锂硫电池在循环200圈后容量保持率比常规电解液约高20%；在7C的大倍率充放电电流下，依然可以得到1246.3 mA·h/g的可逆比容量。以上结果表明，DTFEC可以有效提高锂硫电池的电化学性能，是一种适合用于锂硫电池电解液体系的添加剂。
重点内容导读
1 实验材料和方法
1.1 材 料
1.2 分析测试仪器
1.3 S@pPAN正极材料的制备
1.4 羰基-β-环糊精黏结剂的制备
1.5 电解液的配制
1.6 S@pPAN复合正极的制备和电池组装
1.7 电化学测试
2 实验结果与讨论
2.1 电解液电导率分析
图1 添加不同体积分数DTFEC电解液的电导率
2.2 电池在不同含量DTFEC电解液中的电化学 性能分析
图2 在1 C倍率下，（a）电池在添加不同比例DTFEC电解液中的循环性能；（b）电池在常规电解液和添加5% DTFEC电解液中第2圈及第150圈的充放电曲线
图3 电池在添加不同比例DTFEC电解液中的倍率性能（a）；（b）常规电解液和（c）添加5% DTFEC电解液在不同倍率下的的充放电曲线
图4 电池在常规电解液（a）和添加5% DTFEC电解液（b）中的交流阻抗图，插图为拟合电路
图5 S@pPAN电极在（a）常规电解液和（b）添加5% DTFEC电解液中于不同扫描速率下的CV曲线；（c）和（d）对应的阴极峰和阳极峰电流Ip与扫速平方根ν1/2的线性拟合结果
图6 （a）循环前S@pPAN极片和（b）在常规电解液；（c）添加5% DTFEC电极液中循环100圈后的SEM图
3 结 论
（1）本工作针对提高Li-S电池的循环和倍率性能展开了研究，将二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯（DTFEC）作为电解液添加剂，首次应用到S@pPAN和常规电解液锂硫电池体系中。
（2）通过对添加比例的筛选发现，当DTFEC的体积分数为5%时，可以最有效地提高Li-S电池的循环与倍率性能。在1 C的充放电倍率下，可逆容量在200圈后可以保留90.3%，在7 C的充放电倍率下也可以得到1246.3 mA·h/g的可逆容量。
（3）结果分析表明，添加5% DTFEC后可以降低电极与电解液的界面阻抗，提高锂离子在电极的扩散系数，在循环过程中可以对极片进行有效的保护。
