Flexibler Binder für die S@pPAN-Kathode von Lithium-Schwefel-Batterien – Teil eins

Experimentelle Methode

1.1 Materialvorbereitung

Wiegen Sie eine bestimmte Menge Polyacrylnitril (Mw = 1,5 × 105, Aldrich) und elementaren Schwefel gemäß dem Massenverhältnis von 1:8, fügen Sie eine geeignete Menge absolutes Ethanol als Dispergiermittel hinzu und mischen Sie sie gleichmäßig in einem verschlossenen Achatkugelmühlenglas . Nach 6 Stunden Kugelmahlen wurde es in einem Hochofen bei 60°C getrocknet. Nach dem Trocknen die Blockmischung gut mahlen. Dann wurde eine bestimmte Menge des gemischten Pulvers gewogen und in ein Quarzschiffchen gegeben, und die Temperatur wurde in einem Röhrenofen unter einer Stickstoffschutzatmosphäre auf 300 °C erhöht und 6,5 h gehalten, um ein schwarzes S@pPAN-Pulver mit a zu erhalten Schwefelmassenanteil von 41 %. Wiegen Sie 20 mg SWCNT in eine Probenflasche und fügen Sie dann 0,5 mg·mL-1 Natriumdodecylbenzolsulfonat (SDBS) hinzu. Nach 10 Stunden Ultraschallbehandlung wurde CMC (Mw = 7 × 105, Aldrich) zu der SWCNT-Suspension (das Massenverhältnis von CMC und SWCNT war 2:1) zugegeben und 2 Stunden gerührt, um SCMC und seine Feststoffgehaltsmasse zu erhalten Fraktion beträgt 1 %. Außerdem ist die in dem Kontrollexperiment verwendete CMC genau die gleiche wie die in der obigen SCMC-Synthese verwendete CMC ohne andere Behandlung. Löse CMC in entionisiertem Wasser, der Massenanteil von CMC beträgt 1 %, und die Probe wird als CMCP gekennzeichnet.

1.2 Elektrodenvorbereitung und Batteriemontage

S@pPAN, Super P und Bonding Slurry (SCMC oder CMCP) wurden gemäß dem Massenverhältnis von 8:1:1 eingewogen. Es wird für 2 Stunden in einen Polytetrafluorethylen-Behälter zum Kugelmahlen gegeben, und die Masse der gebundenen Aufschlämmung wird gemäß der Masse der Festphasenkomponente berechnet. Die Aufschlämmung wurde mit einem Filmauftragsgerät auf die kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie aufgetragen, und nach dem Trocknen bei Raumtemperatur wurde sie mit einem Mikrotom in ϕ12-mm-Scheiben geschnitten und in einem Blasofen bei 70°C für 6 Stunden getrocknet. Nach dem Vortrocknen wurde das Polstück mit einer Tablettenpresse unter einem Druck von 12 MPa verarbeitet, um die Dicke des Polstücks zu verringern und die Verdichtungsdichte des Polstücks zu erhöhen, und dann weiter bei 70 °C für 6 vakuumgetrocknet Std. Nachdem die Temperatur des Vakuumofens auf Raumtemperatur gefallen war, Das Polstück wurde schnell zum Wiegen in das Handschuhfach überführt und beiseite gelegt. Die Aktivmaterialbeladung pro Flächeneinheit der Kathode beträgt in dieser Studie etwa 0,6 mg∙cm-2. Die auf SCMC und CMCP basierenden Elektroden werden als S@pPAN/SCMC bzw. S@pPAN/CMC bezeichnet.

1.3 Elektrochemischer Leistungstest

Verwenden Sie das Batterietestsystem von Xinwei, um Lade- und Entladetests mit konstantem Strom an den zusammengebauten Batterien durchzuführen. Die Batterie wurde 4 h lang stehengelassen, bevor sie zykliert wurde, um den Separator und die Elektroden vollständig mit dem Elektrolyten zu infiltrieren. Die Lade-Entlade-Abschaltspannung lag im Bereich von 1,0 bis 3,0 V, und während des Zyklus wurde eine konstante Temperatur von 25 °C aufrechterhalten. Der Langzeitzyklustest wurde bei einer Stromdichte von 2 C durchgeführt, und die Ratenleistung der Batterie wurde bei einer Stromdichte von 0,5 C, 1 C, 3 C, 5 C und 7 C getestet. Zyklische Voltammetrie (CV) wurde auf einer elektrochemischen Arbeitsstation CHI 760E mit einer Abtastrate von 1 mV s –1 durchgeführt. Die spezifische Kapazität errechnet sich aus der aktiven Komponente Schwefel.

1.4 Charakterisierung der physikalischen Eigenschaften

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