[00144536]锂硫电池金属有机框架负载硫正极材料的制备及性能研究

本项目提出通过直接合成和融化扩散等方法制备金属有机框架负载硫（MOF/S）材料,用于锂硫电池正极。研究内容包括：第一,建立金属有机框架结构与电化学性能的相关性,指导材料的合成;第二,研究金属有机框架负载硫制备过程及电极制备工艺,探讨为获得最佳电化学性能所需的电极制备条件与过程参数;第三,使用高水平量子化学计算研究金属有机框架与硫的连接方式及电化学嵌脱锂的机理。通过上述三方面的研究,尝试制备导电性良好的MOF材料以提高硫电极的循环稳定性、库伦效率、能量密度与功率密度。 在实际完成中,使用融化扩散法完成了两种金属有机框架负载硫CoMOF/S和CuMOF/S电极的制备,用于锂硫电池正极。完成内容包括：第一,经过多次比例的材料制备,发现金属有机框架与硫的质量比1:2的电极材料具有最好的电化学性能;第二,经电极制备工艺条件的研究发现CoMOF/S:导电炭黑:粘结剂=8:1:1和CuMOF/S:导电炭黑:粘结剂=5:3:2的电极具有最佳的电化学性能;第三,使用量子化学计算方法来推测金属有机框架与硫是共价键链接。经过上述三方面的研究,基本上得到了导电性良好的MOF/S电极材料,使电极的循环稳定性、库伦效率、能量密度、功率密度都得到提高。 共发表3篇SCI收录科技论文,均标注项目号。并获得授权专利1项。超额完成项目任务。本项目成果在实现锂硫电池实用化方面具有广阔的应用前景。