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辐照交联制备低分子量聚丙烯腈纤维锂硫电池正极材料及其储硫机理
张诗昱, 何润合, 李永兵, 魏士俊, 张兴祥
高等学校化学学报    2022, 43 (3): 20210632-.   DOI:10.7503/cjcu20210632
摘要   (961 HTML12 PDF(pc) (10865KB)(200)  

通过γ射线辐照交联异型聚丙烯腈(PAN)纤维解决了低分子量聚丙烯腈半碳化中的熔融坍塌问题, 提高了PAN的半碳化稳定性; 采用傅里叶变换红外光谱、 元素分析及核磁共振波谱确定了辐照交联机理. 同时, 根据辐照产生的不同交联度与PAN硫化后载硫量的变化关系, 探讨了硫化聚丙烯腈(SPAN)锂硫电池正极材料的储硫机理. 利用拉曼光谱及X射线光电子能谱等分析手段表征了SPAN中硫原子的反应位置, 说明PAN主链上的亚甲基所在的碳为与硫化学结合的活性位点, 为探究SPAN结构提供了新的依据. 交联度升高对硫化后所形成的SPAN正极材料的电化学稳定性起促进作用, 容量保持率可提升至98%.



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Fig.8 S2p (A—C) and N1s (D—F) XPS spectra of SPAN with different cross?linking degrees
(A, D) SPAN?IR300; (B, E) SPAN?IR200; (C, F) SPAN.
正文中引用本图/表的段落
图8为SPAN的XPS能谱分析结果. 164.6 eV处的S2p1/2峰对应S—S键, 163.4 eV处的S2p3/2峰及161.3 eV处的峰分别对应短链硫化物中的C—S键和单C—S键[30~32], 其相对含量因交联结构的增多而减少, 证明交联的确阻碍了硫与碳链的化学结合, 减少了硫所能参与的活性点. N1s XPS谱图中398.1 eV处的吡啶氮原子和399.8 eV处的吡咯氮原子的信号峰随交联度升高而增强, 表明PAN辐照后在硫化过程中更易环化形成更多的聚吡啶、 聚吡咯结构, 与Raman分析结果相一致.
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