纳米硫化铜复合电极材料合成及应用

发布时间：2020-04-06 01:52

【摘要】：能源短缺和环境污染是急需解决的重要问题。为解决这一问题,新型储能设备的研究越来越受到人们的重视。作为储能设备的电极材料,硫化铜极易获得并拥有较为理想的电化学性能。选取均相沉淀法和化学沉积法进行纳米硫化铜的合成,探讨了各种合成条件的影响,并测试了产品的电化学性能。研究表明,均相沉淀法制备的纳米硫化铜在反应温度为80℃、pH值为8.5、添加三乙醇胺浓度为0.05 mol/L、硫脲浓度为0.2mol/L时拥有最佳的性能。在50 mV/s的扫描速率下,该硫化铜首次循环的比电容可达1902.7 F/g,但其循环性能十分不理想。通过化学沉积法合成的硫化铜首次循环比电容可达1702.9 F/g,同样拥有较大的比电容,但是其循环性能同样很差。为此,将硫化铜与其它物质复合,提升其循环性能。电沉积法制备的聚吡咯与硫化铜复合物以及气相沉积碳包覆的硫化铜拥有相对优良的电化学性能。在50 mV/s的循环伏安扫描速率下,电沉积法制备的聚吡咯与硫化铜的复合物首次循环比电容为927.4 F/g,循环2000次后,比电容有所衰减,电容保持率为76.1%;气相沉积碳包覆的硫化铜首次循环的比电容是851.9 F/g,将该复合物用作锂离子电池的电极材料,在0.1C电流下首次放电比容量的大小为847.5 mAh/g,在0.5C的倍率下充放电100次,容量保持率为65.1%。与硫化铜相比,循环性能均有显著提升。
【图文】：

实验流程,复合材料,离子层,硫化铜

硫化铜的化学沉积应用十分广泛，是光、电化学的良好选择。连续离子层吸附与反应技术连续离子层吸附与反应技术是以化学沉积法为基础发展起来的合成方法要是将基底按次序浸泡于阳离子、阴离子溶液中，实现基底对离子的吸反应在吸附层发生，进而得到所需产物的膜状结构。举个例子来具体说所示，，Sa lam 等[29]采用欧姆接触后的 n 型砷化镓单晶片为基底，首先溶液中吸附铜离子，通过水的洗涤后，再在 Na2S 溶液中进行反应，洗涤，完成了一个连续离子层吸附与反应技术的循环，通过相同的多次化铜沉积到基底表面，之后在硫化铜表面包裹一层铜，进而提高导电性了 Cu/CuS/n-GaAs/In 的复合结构。在 Sa lam 等[29]的实验中，硫化铜的合成过程就是一个经典的连续离子应实验。近年来，连续离子层吸附与反应技术的应用逐渐的普遍，越来开始对其进行研究。

锂离子电池,工作原理图,正极,负极

其隔膜是最重要的部分，以耐有机溶剂的不导电材料构成部分不可或缺，共同组成了一个整体。所示，锂离子电池在通电时，锂离子从正极通过电解液迁守恒，电子在外电路由负极迁移到正极进行补充，进而形离子从富锂的负极通过电解液迁移到贫锂的正极，而其中的电子[55]。综上所述，锂离子电池的工作原理实际上是锂出与嵌入[56]，而其中隔膜起到了隔绝正极和负极，防止短功效[57]。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33;O646.54

【参考文献】