本书着重阐述锂硫电池的组成结构、电化学性能，并详细分析其发展瓶颈，如单质硫与放电终产物的导电性问题、多硫化物的穿梭效应、正极体积形变、锂负极缺陷及自放电现象等。论述锂硫电池主要组成材料，包括正极、具有吸附-催化转化作用的材料、自支撑正极以及改性隔膜等，指明锂硫电池材料设计与结构、性能优化的发展方向。围绕不同类型的自支撑硫正极材料，如多孔碳、多孔碳纤维等，以及多种改性隔膜材料，如纳米Sc2O3、Sc2O3@CNTs、CeO2-x@C/CNTs及相关复合材料等，从材料制备、特性表征到电池电化学性能测试研究进行全面介绍，呈现锂硫电池从基础理论到材料研究与应用的完整知识体系，为发展新型储能材料与器件提供理论与技术参考。
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2011/09 - 2014/05，合肥工业大学，材料物理与化学，博士，导师：吴玉程 ？
2003/09 - 2006/05，合肥工业大学，材料学，硕士，导师：吴玉程
1999/09 - 2003/06，合肥工业大学，金属材料工程，学士2006/05 -2013/11，合肥工业大学，材料科学与工程学院，助教、讲师；
2013/11- 2019.12，合肥工业大学，工业与装备技术研究院，讲师、副研究员； 2014/08，英国圣安德鲁斯大学交流访问；
2015/08，韩国梨花女子大学学术访问；
2016/03 – 2017/03，澳大利亚国立大学物理工程研究院，访问学者；
2019/12 –2024/12，合肥工业大学研究员、博导；
2022/01 –至今，安徽省特支计划创新领军人才/安徽省先进复合材料设计与应用工程研究中心主任；
2025/01-至今 北京化工大学化学学院，教授，博士生导师稀土磁性材料；能源材料新型能源转化及存储材料表/界面优化设计 山西省自然科学一等奖，吴玉程,王孝广,刘家琴,吕珺,张鼎,郭美卿 2020 刘家琴排名第三中国机械工程学会材料热处理学会常务理事; 中国复合材料学会理事; 中国仪器仪表学会功能材料学会理事;《材料热处理学报》编委会青年编委等
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 锂离子电池简介 2
1.2 锂离子电池工作原理 3
1.3 锂离子电池负极材料 5
参考文献 9
第2章 锂硫电池及其基本原理 11
2.1 锂硫电池组成与结构 11
2.2 锂硫电池的工作原理 13
2.3 锂硫电池的发展瓶颈 16
2.4 锂硫电池主要组成材料 18
2.5 自支撑锂硫电池正极 40
2.6 锂硫电池改性隔膜 47
参考文献 51
第3章 多孔碳自支撑硫正极材料 54
3.1 碳复合材料的制备 54
3.2 电池组装与多硫化物的可视化吸附实验 55
3.3 多孔碳复合材料的特性 56
3.4 NP-3DGC/S电极的电化学性能测试 59
参考文献 68
第4章 多孔碳纤维的自支撑硫正极材料 70
4.1 多孔碳纤维的自支撑硫正极材料制备 70
4.2 核壳多孔碳纤维微观形貌 71
4.3 多孔碳纤维的BET分析 74
4.4 核壳多孔碳纤维/硫复合电极 74
4.5 PCF/S电极的电化学性能 76
参考文献 79
第5章 纳米Sc2O3改性隔膜材料 81
5.1 Sc2O3纳米粉体与改性隔膜制备 81
5.2 正极材料的制备与电池性能测试 82
5.3 Sc2O3纳米粉体性质 82
5.4 Sc2O3改性隔膜性质 83
5.5 基于Sc2O3改性隔膜的电池电化学性能 85
参考文献 91
第6章 Sc2O3@CNTs改性隔膜材料 93
6.1 Sc2O3@CNTs复合材料的制备 93
6.2 Sc2O3@CNTs改性隔膜的制备 93
6.3 正极材料的制备与电池组装 94
6.4 Sc2O3对LiPSs化学吸附的第一性原理计算 94
6.5 Sc2O3@CNTs复合材料特性 95
6.6 Sc2O3@CNTs改性隔膜特性 97
6.7 基于Sc2O3@CNTs改性隔膜的电池电化学性能 99
参考文献 110
第7章 改性隔膜中Sc2O3@CNTs的作用 112
7.1 不同硫含量的CMK8/S 复合正极材料的制备 112
7.2 不同Sc2O3@CNTs负载量的改性隔膜制备及电池组装 112
7.3 CMK8/S复合正极材料 113
参考文献 117
第8章 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO影响作用 119
8.1 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO的制备 119
8.2 理论计算方法 120
8.3 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO的表征分析 121
8.4 CeO2-x@C-rGO的表征分析 125
参考文献 131
第9章 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜材料 132
9.1 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的制备 132
9.2 正极材料的制备与电池组装 132
9.3 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的表征 133
9.4 基于CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的锂硫电池电化学性能 135
参考文献 142
第10章 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜 144
10.1 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的制备 144
10.2 正极材料的制备 144
10.3 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的表征 145
10.4 基于CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的锂硫电池电化学性能 147
参考文献 154
第11章 WS2/CNTs复合材料 156
11.1 WS2/CNTs复合材料的制备 156
11.2 WS2/CNTs复合材料的表征 157
11.3 多硫化锂吸附 159
参考文献 161
第12章 WS2/CNTs功能隔膜材料 163
12.1 WS2/CNTs功能隔膜的制备 163
12.2 C/S 复合正极的制备 163
12.3 电池组装及电化学性能测试 164
12.4 WS2/CNTs复合材料表征 164
12.5 基于WS2/CNTs功能隔膜的锂硫电池电化学性能 166
参考文献 173
第13章 WS2/CNTs隔膜改性与性能 175
13.1 WS2/CNTs功能隔膜的制备 175
13.2 电池组装及电化学性能测试 176
13.3 第一性原理计算 176
13.4 WS2/CNTs作为正极添加剂和隔膜改性层的锂硫电池性能 176
13.5 WS2/CNTs提升锂硫电池电化学性能 185
参考文献 186
第14章 构建结构调控的高能量密度锂硫电池 187
14.1 多孔碳纤维框架-硫复合正极材料 187
14.2 类固体电解质？功能添加剂和功能隔膜 206
14.3 基于三维多孔集流体构建无枝晶稳定锂金属负极 212
14.4 软包电池组装测试？性能优化和示范应用 215
参考文献 222
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