金属氮化物、硼化物作为新型的硫载体材料在锂硫电池中的应用
发布时间：2021-04-27 00:31
锂硫电池因具有高的能量密度（2600 Wh kg-1）、正极硫的价格低廉和环境友好等优点而被认为是下一代极具有应用前景的二次可充电电池体系。在过去的十几年里,锂硫电池的研究受到了广泛的关注,然而其容量的快速衰退、硫的利用率和负载量低、倍率性能差以及库伦效率低等问题仍然限制了锂硫电池的实际应用。这些问题主要源于硫不导电,充放电过程中80%的体积膨胀和多硫化锂的溶解导致的穿梭效应。针对这些问题,本论文围绕锂硫电池正极载体材料的设计,合成了不同种类的无机纳米材料,通过化学吸附中间产物多硫化锂和促进多硫化锂的转化,用以改善锂硫电池性能。结合理论计算探究了这些材料对多硫化物的吸附强度,并且在分子角度上理解其相互作用的演变过程的本质。本论文主要的研究内容如下:（1）具有强化学吸附多硫化锂作用的氮化钛空心球的可控合成及其在锂硫电池中的应用。通过硬模板法和后续氨气煅烧的方法制备了具有导电性和化学极性的氮化钛空心球,该纳米材料平均直径为～160 nm,当用于锂硫电池正极硫的载体时,硫含量为70%条件下,所得电极在0.5和1.0 C下可以稳定循环300圈。更重要的是,即使在3.6 mg.cm-2的高硫负载...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 锂硫电池工作原理
1.2.2 锂硫电池面临的挑战
1.3 锂硫电池正极载体材料的研究进展
1.3.1 金属氧化物
1.3.2 金属硫化物
1.3.3 金属碳化物（包含MXene）
1.3.4 金属氮化物
1.4 锂硫电池高能量密度简介
1.5 本论文的选题背景和主要研究内容
1.6 参考文献
第二章 具有强化学吸附多硫化锂作用的氮化钛空心球的可控合成及其在锂硫电池中的应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料合成
2.2.2 材料表征
2.2.3 电化学性能测试
2.2.4 多硫化物的褪色实验
2.2.5 理论计算方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 材料形貌与表征
2.3.2 氮化钛空心球/硫作为锂硫电池正极的电化学性能研究
2.3.3 氮化钛材料对硫和多硫化锂吸附机制的探讨
2.4 本章小结
2.5 参考文献
2作为一种新型的锂硫电池正极硫的载体">第三章 导电的和极性的TiB2作为一种新型的锂硫电池正极硫的载体
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料合成
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学性能测试
3.2.4 多硫化物的吸附实验
3.2.5 理论计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料结构特点及形貌表征
2/S正极的电化学性能研究"> 3.3.2 TiB2/S正极的电化学性能研究
2与多硫化物之间的吸附作用"> 3.3.3 TiB2与多硫化物之间的吸附作用
2自硫化机制的探讨"> 3.3.4 TiB2自硫化机制的探讨
2对多硫化锂的锚定效应"> 3.3.5 自硫化TiB2对多硫化锂的锚定效应
3.4 本章小结
3.5 参考文献
i/rGO纳米片复合材料用于高性能锂硫电池载体">第四章 具有促进多硫化物的吸附和动态转化作用的超薄Co-Bi/rGO纳米片复合材料用于高性能锂硫电池载体
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料合成
4.2.2 材料表征
4.2.3 材料对多硫化锂的吸附测试
4.2.4 材料对多硫化物的动态转化实验
4.2.5 锂硫电池的电化学性能测试
4.2.6 理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 材料表征结果分析
i对多硫化锂的吸附和动态转化的研究"> 4.3.2 Co-Bi对多硫化锂的吸附和动态转化的研究
4.3.3 锂硫电池电化学性能研究
i固硫作用和锂离子在其表面的扩散性质"> 4.3.4 理论计算探究Co-Bi固硫作用和锂离子在其表面的扩散性质
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第五章 电催化多硫化锂的转化的Ni-B用于高性能锂硫电池
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料合成
5.2.2 材料表征
5.2.3 电催化多硫化锂的转化测试
5.2.4 锂硫电池电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料表征结果分析
5.3.2 Ni-B对多硫化锂的电催化测试
5.3.3 锂硫电池电化学性能研究
5.4 本章小结
5.5 参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附件
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3162414
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 锂硫电池工作原理
1.2.2 锂硫电池面临的挑战
1.3 锂硫电池正极载体材料的研究进展
1.3.1 金属氧化物
1.3.2 金属硫化物
1.3.3 金属碳化物（包含MXene）
1.3.4 金属氮化物
1.4 锂硫电池高能量密度简介
1.5 本论文的选题背景和主要研究内容
1.6 参考文献
第二章 具有强化学吸附多硫化锂作用的氮化钛空心球的可控合成及其在锂硫电池中的应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料合成
2.2.2 材料表征
2.2.3 电化学性能测试
2.2.4 多硫化物的褪色实验
2.2.5 理论计算方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 材料形貌与表征
2.3.2 氮化钛空心球/硫作为锂硫电池正极的电化学性能研究
2.3.3 氮化钛材料对硫和多硫化锂吸附机制的探讨
2.4 本章小结
2.5 参考文献
2作为一种新型的锂硫电池正极硫的载体">第三章 导电的和极性的TiB2作为一种新型的锂硫电池正极硫的载体
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料合成
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学性能测试
3.2.4 多硫化物的吸附实验
3.2.5 理论计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料结构特点及形貌表征
2/S正极的电化学性能研究"> 3.3.2 TiB2/S正极的电化学性能研究
2与多硫化物之间的吸附作用"> 3.3.3 TiB2与多硫化物之间的吸附作用
2自硫化机制的探讨"> 3.3.4 TiB2自硫化机制的探讨
2对多硫化锂的锚定效应"> 3.3.5 自硫化TiB2对多硫化锂的锚定效应
3.4 本章小结
3.5 参考文献
i/rGO纳米片复合材料用于高性能锂硫电池载体">第四章 具有促进多硫化物的吸附和动态转化作用的超薄Co-Bi/rGO纳米片复合材料用于高性能锂硫电池载体
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料合成
4.2.2 材料表征
4.2.3 材料对多硫化锂的吸附测试
4.2.4 材料对多硫化物的动态转化实验
4.2.5 锂硫电池的电化学性能测试
4.2.6 理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 材料表征结果分析
i对多硫化锂的吸附和动态转化的研究"> 4.3.2 Co-Bi对多硫化锂的吸附和动态转化的研究
4.3.3 锂硫电池电化学性能研究
i固硫作用和锂离子在其表面的扩散性质"> 4.3.4 理论计算探究Co-Bi固硫作用和锂离子在其表面的扩散性质
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第五章 电催化多硫化锂的转化的Ni-B用于高性能锂硫电池
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料合成
5.2.2 材料表征
5.2.3 电催化多硫化锂的转化测试
5.2.4 锂硫电池电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料表征结果分析
5.3.2 Ni-B对多硫化锂的电催化测试
5.3.3 锂硫电池电化学性能研究
5.4 本章小结
5.5 参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附件
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3162414
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3162414.html
