石墨毡表面原位生长碳微纳结构及其作为钠硫电池正极集流体的应用

项目名称： 石墨毡表面原位生长碳微纳结构及其作为钠硫电池正极集流体的应用

项目编号： No.51202252

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无机非金属材料学科

项目作者： 王玲

作者单位： 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额： 25万元

中文摘要： 钠硫电池是目前最具潜力的一种储能电池，它在大规模能量存储方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。其正极集流体材料(石墨毡)的导电性能是影响电池性能的一个重要因素，由于石墨毡纤维粗、孔隙率大，致使正极电阻较大，因此，进一步降低正极电阻是关键。本项目拟研究在石墨毡上复合生长碳微纳米结构(碳纳米丝,碳纳米管等),以此来增大集流体材料的比表面积、提高导电网络密度，从而有效降低集流体电阻；同时微纳结构的碳纳米丝或碳纳米管又能保证不显著减少石墨毡中容纳正极活性物质硫的空间。通过化学调控，在石墨毡的基体上原位生长制备出不同形貌微纳结构碳的复合材料，探索产物合成的最佳工艺条件，同时结合结构分析等手段来揭示影响产物形貌的机理。在此基础上将最佳条件制备的不同形貌复合物用作钠硫电池正极集流体，进一步研究具有不同形貌微纳结构特征的集流体对钠硫电池性能的影响规律，为有效提高钠硫电池的性能提供可靠的实验基础和科学依据。

中文关键词： 碳微纳结构；原位生长；石墨毡；钠硫电池；

英文摘要： Sodium sulfur cell is the most potentially energy-storage battery ,which has unbeatable advantage and potential applications in large-scale energy storage.The conductive property of its cathode current collector material (graphite felt)is an important factor to affect battery performance. However,the existing graphite felt possesses crude fiber and porosity, which results in the large positive resistance. Hence, it is the key to reduce the positive resistance. The project intends to study the carbon micro-nano structure (carbon silk, carbon nanotubes, etc) in-situ grown on the graphite felt. The resistance of current collector could be effectively reduced by means of increasing its specific surface area and the density of the conductive network. At the same time the carbon micro-nano structure can guarantee enough space to accommodate the sulfur of the positive active material. Through chemical regulation the different morphologies of micro-nano structured carbon composites are prepared in situ growth of the graphite felt. Moreover,the synthesis of the optimum condition is explored, and structural analysis and other means reveal the mechanism of affecting the morphology. With the best conditions the different morphologies complex are prepared and used as the sodium sulfur cell cathode current collector. The i

英文关键词： carbon micro-nano structure；in-situ growth；graphite felt；Sodium sulfur cell；