1. 研究目的与意义（文献综述）
随着人类社会的不断发展,人类对能源的需求也在不断增加,锂电池体系作为一种高效的储能装置备受青睐,已经广泛用于便携式电子器件(手机、笔记本等),目前正应用于新能源电动汽车、智能电网及清洁能源(风能和太阳能)大规模储能中,从而降低人类对化石能源的过度依赖,减低二氧化碳及相关废弃物排放, 减少温室气体对全球气候的影响及空气污染。随着人们对日用电子消费产品及电动车需求的不断提升,迫切需要发展更高能量密度的电池体系。锂硫二次电池由于高的能量密度和低成本成为目前全世界的研究热点之一。其重量能量密度是现有锂离子电池体系的3~5 倍。锂硫电池体系最早提出于20 世纪60 年代，与“摇椅式”锂离子二次电池不同，锂硫电池的充放电过程是环状s8分子经过一系列结构和形态变化，形成可溶性聚硫化物和不溶性聚硫化物的过程。在其放电过程中主要存在两个放电区域: 高压放电区域(2.4—2.1v)，单质硫被还原成可溶于电解液的高价态聚硫离子; 低压放电区域( 2.1—1.5 v)，在此过程中高价态聚硫离子被还原成可溶于电解液的低价态聚硫离子和不溶于电解液的li2s2、li2s。
锂硫电池因拥有许多特殊的优点而成为目前研究关注的重点。锂硫电池的理论放电电压为2.287 v; 如果按照所有单质硫均完全反应生成li2s 计算, 硫的理论比容量为1675mah/g;此外, 以锂的理论比容量为3860 mah/g 计算, 所得锂硫电池体系的理论能量密度为2600wh/kg.锂硫电池资源十分丰富，硫在自然界中主要以热力学稳定的s8形式存在，且硫在地壳中含量居15位；硫的价格低廉,可以实现大规模应用。锂硫电池还具有无毒、环境友好、安全性高等优点，故被认为是目前最具有研究价值的二次电池体系之一。
锂硫电池在充放电过程中，生成的可溶于电解液的较高价态的聚硫离子会扩散到锂负极，直接与金属锂发生副反应，生成低价态的多硫化锂，这些低价态的多硫化锂扩散回硫正极，生成高价态的多硫化锂，从而产生飞梭效应。飞梭效应的产生，直接导致了硫利用率的降低以及锂负极的腐蚀，使电池循环稳定性变差，库仑效率降低。此外，s 的电导率极低( 25℃时，Ω= 5×10－30s /cm) 、充放电过程中不溶性li2s 沉积在负极，锂负极有枝晶生成，s 正极会发生体积膨胀而碎裂( 76%) ，这些都会导致锂硫电池循环稳定性变差。到目前为止，要实现锂硫电池的研发及大规模工业化生产，仍有诸多问题第一，氧化还原产物硫和硫化锂为绝缘体，活性物质硫的室温电导率很低很难作为正极材料单独使用,因此,需要在电极制备过程中加入大量的导电碳黑或采用一种高电导率的材料与之复合从而提高复合材料的导电性。第二，多硫离子溶解问题及“多硫离子穿梭效应”由于正极材料硫在充放电过程中存在着不同的中间产物多硫离子,而在放电初期和充电末期所产生的长链li2sn (4 ≤n≤ 8)在电解液中容易溶解,从而对锂硫电池性能造成巨大影响。第三，金属锂负极稳定性锂硫电池本质上仍然属于可充金属锂电池,。因此,不得不面对与几十年前被市场淘汰的金属锂二次电池一样的技术难题,即如何提高锂负极在循环过程中的稳定性和安全性,而在锂硫电池中由于多硫离子溶解所带来的副反应对金属锂负极的破坏使得此问题变得更为复杂。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容1、设计实验方案，用酸碱反应法，制备聚合物功能化碳纳米管。
2、将得到的聚合物功能化碳纳米管均匀刮涂于锂硫电池商业隔膜表面。
3、将制备的隔膜与电池正极材料和负极材料组合制做纽扣电池。
3. 研究计划与安排
第 1—3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第 4—7周：按照设计方案，制备聚合物功能化碳纳米管。
第 8—11周：采用xrd、fe-sem、tg-dsc、cv等测试技术对目标产物的物相、结构、电化学性能进行测试。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] wang gc, lai yq, zhang za et al. enhanced rate capacity and cycle stability of lithium-sulfur batteries with a bifunctional mcnt@peg-modified separator [j].journal of materials chemistry a, 2015(3): 7139-7144.[2] 雷佑安.多壁碳纳米管类流体结构、流变及组装特性研究[d].武汉理工大学,2008.
[3] 李琦.纳米类流体制备技术、结构与形成机制[d].武汉理工大学,2010.
[4] 胡宗倩.锂硫电池用改性固态电解质隔膜研究[d].国防科学技术大学,2011.
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