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近年来,新能源汽车行业的高速发展对动力电池的能量密度提出了更高的要求。在现有二次电池体系中,锂硫电池因其超高的理论比容量(1675mAh/g)和比能量(2600Wh/kg)而受到了广泛关注。另一方面,由于受到单质硫电导率低、多硫化锂易溶解等因素的影响,锂硫电池的商用化还面临着诸多挑战。锂硫电池的研究方向主要包括正极材料、电解液改性和负极保护等,其中新型复合正极材料的制备是目前研究的热点。本论文从锂硫电池存在的不足出发,结合碳材料和聚合物两者的优势,采用无浆料工艺制备了一种硫/聚合物/石墨烯气凝胶复合正极材料,进一步提高了锂硫电池的性能,简化了正极制备工艺。文章主要研究内容如下:(1)采用两步还原与“冰铸法”制备了一种高孔隙率、高电导率的三维石墨烯气凝胶(GA)块体材料,通过对比不同反应条件下产物微观形貌和结构的差异,分析了还原时间、预冻条件等对三维石墨烯气凝胶性能的影响,并进一步总结了两步还原与“冰铸法”的作用机理。(2)采用简易的溶液反应和离心沉淀法制备了一种比普通升华硫尺寸更小、分散性和均一性更好的聚乙烯吡咯烷酮包覆硫(PVP-S)颗粒。同时,以GA为导电基体,分别制备了S/GA与PVP-S/GA复合材料,并通过微观形貌测试、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱等测试对两种复合材料进行了对比分析,进而系统研究了PVP在溶液反应中的作用以及对产物形貌和特性的影响。(3)对PVP-S/GA和S/GA复合材料进行简单的机械加压制备柔性薄片,直接用作工作电极并组装扣式电池。通过循环伏安(CV)测试、充放电测试、倍率测试和电化学阻抗(EIS)测试等对制备的锂硫电池进行了系统的研究和分析。本文所制备无粘结剂正极单位面积含硫量可达2.8mg/cm~2,0.1C放电倍率下面积比容量高达3.34mAh/cm~2。另一方面,具有独特包覆结构的PVP-S颗粒有效改善了多硫化锂的溶解问题,提高了锂硫电池的稳定性和循环寿命。