石墨烯基纳米复合材料在锂二次电池中的应用研究
[Abstract]:With the rapid development of mobile electronic devices, electric vehicles, smart grids, aerospace and other fields, commercial lithium ion batteries have been unable to meet the increasing energy demand due to their theoretical specific capacity of traditional electrode materials. It is urgent to develop electrode materials and other lithium secondary battery systems with high energy density, high power density and environmental protection. At present, researchers are devoting themselves to exploring new electrode materials for lithium ion batteries, lithium organic batteries and lithium sulfur batteries, which are of great significance to promote the sustainable development of energy storage system. In view of the bottleneck problems existing in electrode materials, including the huge volume change of tin oxide anode materials during charge and discharge, the dissolution of organic electrode materials in electrolyte and the "shuttle effect" of polysulfide anions during the cycle of lithium-sulfur batteries, etc. The purpose of this paper is to explore and explore the application value of graphene based two-dimensional materials with unique anisotropy and high charge mobility in the modification of electrode materials. The main contents and results are as follows: 1. By introducing boron precursor (boric acid or phenylboric acid) in the process of hydrothermal carbonization of sucrose, the graphene nanoparticles loaded with tin oxide nanoparticles were coated, and the intermediate products were heat treated. A boron doped carbon coated tin oxide / graphene nanochip with two dimensional core-shell structure was prepared. Due to the synergistic effect of doped carbon materials and two-dimensional core-shell structures, the graphene based two-dimensional composites have been used as anode materials for lithium ion batteries, which can effectively reduce the volume expansion of tin oxide and provide more active lithium-storage sites. The stability, conductivity and electrochemical activity of the electrode material were greatly improved. The composite prepared with phenylboric acid as precursor showed the best electrochemical performance. 2. Using graphene modified with polyacrylonitrile as template, nanocrystalline thickness was prepared by ion-thermal method (using zinc chloride as solvent and catalyst) by adjusting different monomers (o, m, p-phthalonitrile) and synthesizing temperature. Ultrahigh specific surface area, controllable pore size distribution and covalently bonded graphene-porous polytriazine derived skeleton. As a cathode material of lithium secondary battery, this graphite-based two-dimensional porous material can promote the rapid transfer of electrons and ions and effectively inhibit the dissolution of electroactive groups in the electrolyte, showing an ultra-long cycle life and ultra-high specific capacity. Its excellent performance is much better than that of non-inorganic cathode materials reported in previous literatures. 3. In view of the many structural advantages of the graphene based two-dimensional porous carbon materials, such as nanometer thickness, high specific surface area, controllable pore structure, nitrogen doping characteristics and excellent conductivity, they are further selected as ideal carriers for supporting elemental sulfur. Graphite-based two-dimensional porous carbon / sulfur composites were prepared by melting diffusion method. This method can effectively regulate the existence of sulfur molecules in the porous structure and greatly improve the adsorption of sulfur on the pore structure, thus helping to alleviate the "shuttle effect" of polysulfide anions. In addition, the two-dimensional structure and nitrogen doping characteristics of the composites can promote the rapid transfer of electrons and ions during charge and discharge, and play an important role in improving the conductivity of sulfur positive electrode.
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM912;TB383.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;厚仅2mm的薄型锂聚合物二次电池[J];现代化工;2000年08期
2 张海朗,王文继;镁二次电池研究评述[J];现代化工;2002年11期
3 李有强,吴学兵,许建村;二次电池的组装与使用维护[J];石油仪器;2003年03期
4 王勇,刘军民,李世华,谢永霞,叶晓彬;对废二次电池回收问题的探讨[J];黑龙江环境通报;2005年03期
5 王彦;;2005年日本二次电池生产情况[J];稀土信息;2006年07期
6 陈军;;高能二次电池关键材料的研究进展[J];功能材料信息;2007年04期
7 李长东;黄国勇;周游;;佛山市南海邦普镍钴技术公司在二次电池回收、再利用与资源再生方面的进展[J];合成化学;2007年S1期
8 孙晓玮;徐盛明;李林艳;徐刚;王成彦;邱定蕃;;失效二次电池资源再生利用研究进展[J];有色金属;2008年04期
9 郁亚娟;王冬;王翔;朱睿;陈妍;包丽颖;吴锋;;二次电池生命周期评价软件模块的设计与应用[J];工业安全与环保;2012年06期
10 王华丽;白莹;陈实;吴锋;吴川;;室温铝二次电池及其关键材料[J];化学进展;2013年08期
相关会议论文 前10条
1 孙蔚捚;王翔;郁亚娟;王冬;;性能与环境影响相协调的二次电池产量优化研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2012年
2 王恩波;王秀丽;王戈;辛明红;谢德民;张喜艳;;以杂多蓝锂为电解质的聚并苯二次电池的研制与开发[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
3 吴锋;李丽;;电动车用高功率二次电池研究进展[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
4 徐盛明;刘晓步;徐刚;吴芳;陈崧哲;李林艳;;二次电池及其材料循环利用的研究进展[A];2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集[C];2005年
5 王新生;顾大伟;李冀蜀;沈临江;;基于锌离子掺杂的锌-聚苯胺二次电池的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
6 陈妍;郁亚娟;;典型二次电池生命周期评价模型与应用[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
7 徐晓冰;;二次电池的计算机检测系统的研究[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
8 聂景涛;蒋雪军;郭敏;张梅;;一种新型铝二次电池的研究探索[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年
9 王久林;;锂硫二次电池中的安全性及相关问题——我们解决的策略[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
10 温兆银;朱修剑;许晓雄;黄莎华;顾中华;;全固态锂二次电池的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集稀土专辑[C];2004年
相关重要报纸文章 前10条
1 柳宁;环宇:力争跨入国际二次电池产业前列[N];中国电子报;2007年
2 李丽静;河南打造二次电池产业基地[N];中国工业报;2004年
3 胡文;973绿色二次电池新体系研究有新进展[N];科技日报;2003年
4 杨秋穗;深圳二次电池产业要达400亿[N];广东科技报;2007年
5 记者 郝丽萍;深圳锂电终结日企一统天下格局[N];深圳商报;2007年
6 立冬;青海三工镁业拟建年产200万只镁基二次电池战生产线[N];中国有色金属报;2011年
7 宗禾;探寻国产电池专用设备发展之路[N];中国电子报;2004年
8 北京大学化学与分子工程学院 其鲁;中国锂二次电池正极材料的发展趋势和产业特点[N];科技日报;2003年
9 刘碧玛;打好基础做大市场[N];科技日报;2004年
10 本报记者 蓝岸;造就一批有国际竞争力的企业[N];深圳特区报;2006年
相关博士学位论文 前10条
1 李晶;碱性镍基二次电池高性能正极材料的设计合成与高温性能研究[D];河南师范大学;2015年
2 冯真真;镁二次电池材料制备及电化学性能研究[D];上海交通大学;2008年
3 晏南富;光充电二次电池[D];南开大学;2014年
4 宋智平;锂二次电池有机电极材料的研究[D];武汉大学;2011年
5 邓凌峰;锂二次电池聚合物正极材料的合成与性能研究[D];中南大学;2004年
6 何敏;高容量锂二次电池关键材料及储锂性能研究[D];华中科技大学;2013年
7 潘军青;基于镍锰氧化物正极材料的碱性二次电池研究[D];北京化工大学;2007年
8 梁衍亮;太阳能电化学转化与储存中若干新型电极材料的研究[D];南开大学;2012年
9 任丽;化学氧化法聚吡咯复合材料及其作锂二次电池正极的研究[D];天津大学;2006年
10 池永庆;非水锂一氧二次电池纳米二氧化锰阴极的研究[D];太原理工大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘雨馨;石墨烯基纳米复合材料在锂二次电池中的应用研究[D];上海交通大学;2015年
2 王成云;聚苯胺复合材料的制备及其在锂二次电池的应用[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 岳竞慧;铝二次电池离子液体电解液及介孔炭/硫正极材料的研究[D];太原理工大学;2011年
4 王璞;二次电池新材料新体系的研究[D];上海交通大学;2007年
5 张焱林;锂二次电池用凝胶聚合物电解质的研究[D];湖北工业大学;2012年
6 王瑞娟;锌镍二次电池新型负极活性物质的研究[D];中南大学;2014年
7 林贵坤;离子液体的合成及在铝二次电池中的应用[D];江南大学;2009年
8 刘洪成;反胶束法合成纳米新型高性能二次电池正极材料及重差分相液膜实验设备的改进[D];东北师范大学;2002年
9 李翠丽;锂硫二次电池性能研究[D];天津大学;2012年
10 柴明;醚基功能化吡唑类离子液体的制备及其在锂二次电池中的应用[D];上海交通大学;2013年
,本文编号:2390586
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2390586.html