目前,我國市場上研究和應(yīng)用的鋰蓄電池主要以鎳酸鋰、錳酸鋰以及鈷酸鋰這些金屬化合物作為正極材料。但這些材料不但存儲電量低,而且會污染環(huán)境。鋰和硫經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)Li++S2-→Li2S, 所生成的LisS,有1 675 mAh/g的理論容量,為2 600 W.h/kg的質(zhì)量比。硫是游離形式的元素,價格低廉而且儲量豐富。硫也是最具應(yīng)用鋰電池潛質(zhì)的正極材料。

但是,硫材料有兩個比較難解決的問題，一是單質(zhì)的硫沒有很好的導(dǎo)電性,而且鋰/硫電池充放電的性能不好,有著較低的容量保持率。負(fù)極放電的反應(yīng)式:16Li-→16Li*+16*-，正極放電的反應(yīng)式:S8+16Li*+16*-→8Li$S。 而另-個問題就是鋰硫化合物容易溶解在電解質(zhì)中，使得電池沒有較好的循環(huán)性能。新型聚合物中的有機硫化物，內(nèi)含有S-S鍵,而利用斷裂和鍵合S- -S鍵,經(jīng)過氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),便可以實現(xiàn)釋放和存儲能量。充電放電該反應(yīng)公式為( -SRS ).+2ne~= n( -SRS-)。有機硫化物只需要1509C的室溫,原材料價格低廉而且排放的污染氣體比較少,具有很高的應(yīng)用價值。但是,它具有比較低的動力反應(yīng)速率,將其與其他物質(zhì)混合便可以改善化學(xué)性能。探索和研究該材料有著較高的應(yīng)用前景。本文所利用的是將單質(zhì)硫和聚丙烯腈混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形硫醇基,放電后和鋰發(fā)生反應(yīng)，形成-s- -Li+。 將電流介人,便產(chǎn)生了S-S鍵。相比較而言,得到的產(chǎn)物有著較高的循環(huán)性能和比容量。

本文研究了一種新型的高循環(huán)和比容量的鋰蓄電池正極含硫復(fù)合材料。它主要是應(yīng)用硫和聚丙烯睛，在特定的加熱條件中合成的。起初的電容量為790 mAh／g，經(jīng)過近6O次的放電循環(huán)以后．開始轉(zhuǎn)變成為560 mAh／g。利用對合成物的初步判斷，探討了合成物的主要機理，被稱之為具有多硫結(jié)構(gòu)和硫醇側(cè)側(cè)鏈的復(fù)合材料。單質(zhì)硫既可以在化學(xué)反應(yīng)中參與多硫鍵和一sH的形成．并還會催化C—N生成C=N一。合成物可以在一S—s一鍵的斷裂和鍵合中形成充電和放電。