Page 136 - 《精细化工》2023年第12期
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·2678·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            片剪切成长 30 mm、宽 10 mm 的样条，并用双面胶                      1598 cm –1  处对应伯酰胺中 N—H 的伸缩振动吸收
            固定在铝板上。然后用透明胶带黏附在样品条上，                             峰，同时 PEI 中氨基的 N—H 峰明显消失，证明氨
            使用电子拉力仪以 10 mm/min 的拉伸速度在 180°下                    基发生了反应。综上，SAPEI 的红外谱图显示了酰
            拉伸透明胶带，直到胶带脱离样品条，得到剥离强                             胺的 C==O 键、N—H 键、C—N 键的存在，证明 SA
            度数据。                                               与 PEI 成功发生了反应。
            1.5   多硫化物吸附测试                                     2.2   锂硫电池电化学性能分析
                 在充满氩气的真空手套箱中，将质量为 38 mg                           为了观察电池的循环稳定性，在 0.2 C 倍率下
            的 Li 2 S 和单质硫粉末以 1∶5 的物质的量比溶解在                     进行 200 次的充放电循环测试。图 3 是以 PVDF、
            DOL+DME〔V(DOL)∶V(DME)=1∶1〕溶剂中，在                    SA、PEI 和 SAPEI 为黏结剂的硫正极循环性能曲线。
            70  ℃下搅拌 12 h 得到 1 mol/L 的 Li 2S 6 溶液。取 5 mL       以 PVDF、SA、PEI、SAPEI-73、SAPEI-64、SAPEI-55
            Li 2 S 6 溶液并分别加入 15 mg 的 SA、PEI、PVDF 和             和 SAPEI-46 为黏结剂的锂硫电池的首次放电比容
            SAPEI-64 黏结剂，静置 12 h 观察其颜色变化，若溶                    量分别为 815 、 696 、 597 、 729 、 854 、 750 和
            液颜色变浅，说明黏结剂对多硫化物具有吸附作用。                            781 mA·h/g。在充放电循环 200 次以后，放电比容
            1.6   电化学性能测试与表征
                                                               量分别为 360 、 466 、 406 、 502 、 620 、 526 和
                 通过傅里叶变换红外光谱仪表征黏结剂的化学
                                                               541 mA·h/g，容量保持率分别为 44.2%、67.0%、
            结构。采用电池测试系统测试电池的循环性能，测
                                                               68.0%、68.9%、72.6%、70.1%和 69.3%。相比于
            试电压范围为 1.7~2.8 V，倍率 0.2 C。采用电化学
                                                               PVDF、SA 和 PEI，以 SAPEI 为黏结剂的锂硫电池
            工作站测试电池的循环伏安（CV）曲线，电压区间
                                                               不仅放电比容量高，而且容量保持率也更高，循环
            为 1.7~2.8 V，扫描速率为 0.1 mV/s。采用电化学工
                                                               稳定性更好，说明 SA 和 PEI 反应生成新的酰胺键
            作站进行电化学阻抗（EIS）测试，测试频率范围为
                                                               交联网络对锂硫电池的性能提升有明显的促进作
            0.01~100 kHz，交流电压振幅为 5 mV。通过 SEM
                                                               用。另外，在 SAPEI 体系中，电池性能随 SA 与 PEI
            分析电极的形貌。通过 XPS 分析黏结剂对多硫化物
                                                               比例的不同而发生了变化。以 SAPEI-73 为黏结剂的
            的吸附性能。
                                                               电池放电比容量较低，其库仑效率也低于其他比例，
            2   结果与讨论                                          可能是由于 SA 含量较多，无法与 PEI 充分交联，
                                                               导致强度较弱，影响正极结构的稳定。随着 PEI 用
            2.1   SAPEI 黏结剂化学结构分析                              量的提高，SAPEI-64 为黏结剂的电池的放电比容
                 图 2 为 SA、PEI 和 SAPEI 的红外谱图。                   量、容量保持率和库仑效率均达到最高水平。而继

                                                               续增加 PEI 用量，SAPEI-55 和 SAPEI-46 为黏结剂
                                                               的电池性能有所下降。这可能是因为 SAPEI-64 在正
                                                               极中能够形成最佳的交联网络结构。下文以 SAPEI-
                                                               64 为研究对象，研究共混黏结剂样品在电化学性能、
                                                               电极黏结性、多硫离子吸附性能等方面的表现，探
                                                               讨其对锂硫电池性能的影响，并采用 SA、PEI 以及
                                                               商品化 PVDF 黏结剂作为对照。




                    图 2  SA、PEI 和 SAPEI 的 FTIR 谱图
                  Fig. 2    FTIR spectra of SA, PEI and SAPEI

                                                 –1
                 从图 2 可以看出，1560 和 1471 cm 处为 PEI
                                              –1
            中的 N—H 弯曲振动吸收峰，1304 cm 处为 PEI 中
            C—N 的伸缩振动吸收峰           [14] 。SA 的 FTIR 光谱在
                                 –1
            1591、1405 和 1021 cm 处出现特征峰，分别对应于
            SA 中的 C==O 伸缩振动、C—OH 伸缩振动和 C—O
            伸缩振动吸收峰        [18] 。而 SAPEI 的红外光谱在 1653、
                                                                   图 3   不同黏结剂制备的电极的循环性能曲线
                           –1
            1410 和 1297 cm 处出现新峰，分别为酰胺的 C==O                   Fig. 3    Cycling performance curves of electrodes prepared
            拉伸振动、C—N 的伸缩振动和酰胺Ⅲ带吸收峰                     [19] ，        with different binders
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