硫/导电聚合物复合电极材料的制备及其改性研究

发布时间：2021-10-12 17:58

　　近年来,元素硫因其自身具有的诸多特点,成为最具潜在应用价值的下一代正极活性材料之一。在开发的电化学储能系统中,锂-硫电池以其较高的理论能量密度,较低的环境影响和低廉的成本优势成为最具前景的二次电池。在锂-硫电池的电化学反应过程中,锂金属被氧化,硫在放电过程中与锂离子反应。基于硫和锂之间的可逆氧化（?）还原反应（16 Li+ S8（?）8Li2S）,硫电极理论上可以达到1672mAh g-1的比容量,理论能量密度高达2600 Whkg-1,锂-硫电池工作电压平台（包括1.9-2.1 V和2.4 V（vs.Li+/Li））。但是,硫电极还存在几个问题,如硫的绝缘性（25℃下的电子导电率为S×10-30Scm-1）;锂化/脱锂过程中,硫发生较大的体积膨胀;中间放电产物多硫化物（Li2Sn,4≤n≤8）在电解液中的溶解以及在充放电过程中产生的穿梭效应等,导致它的循环寿命差,比容量低,活性物质利用率低。为了改善这些缺陷,本论文中,我们从以下几个方面着手研究:（1）制备纳米硫;（2）将硫与导电聚合物复合;（3）将硫颗粒用石墨烯包裹再与导电聚合物复合;（4）与金属硫化物进行复合。（1）采用液相沉淀法... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池综合概述
        1.2.1 锂离子电池的发展
        1.2.2 锂离子电池的特点
        1.2.3 锂离子电池的工作原理
        1.2.4 锂离子电池的基本构造
    1.3 锂离子电池负极材料
    1.4 锂离子电池正极材料
    1.5 锂-硫电池
        1.5.1 锂-硫电池的电化学反应机理
        1.5.2 锂-硫电池研究进展
    1.6 本课题的来源和具体研究工作
第2章 实验使用试剂及相关仪器
    2.1 实验使用的主要试剂
    2.2 实验主要仪器
    2.3 主要测试方法
    2.4 测试电极的制备及电池组装
        2.4.1 测试电极的制备
        2.4.2 电池的组装
第3章 S/PANi材料的制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 硫纳米粒子制备
        3.2.2 S/PANi的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 TG分析
        3.3.2 红外和拉曼光谱分析
        3.3.3 XRD物相定性分析
        3.3.4 SEM和TEM分析
        3.3.5 电导率测试
        3.3.6 电池在1.5-3.0 V电压范围内的循环伏安分析
        3.3.7 电池在1.5-3.0 V电压范围内充放电曲线分析
        3.3.8 电池在1.5-3.0 V电压范围内循环性能测试
        3.3.9 电池在1.5-3.0 V电压范围内交流阻抗分析
        3.3.10 电池在1.5-3.0 V电压范围内循环伏安曲线分析
    3.4 本章小节
第4章 石墨烯掺杂改性S/PANi样品材料的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 S@rGO/PANi复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 TG-DTG分析
        4.3.2 红外和拉曼光谱分析
        4.3.3 XRD分析
        4.3.4 S@rGO/PANi样品扫描电镜和透射电镜分析
        4.3.5 S@rGO/PANi表面分析(XPS)
        4.3.6 S@rGO/PANi样品充放电以及循环性能分析
        4.3.7 S@rGO/PANi样品循环伏安曲线分析
        4.3.8 S@rGO/PANi样品交流阻抗分析
    4.4 本章小结
第五章 二硫化钴/石墨烯复合硫电极材料的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 CoS_2/rGO的制备
        5.2.2 S@CoS_2/rGO的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 TG-DTG分析
        5.3.2 XRD分析
        5.3.3 拉曼光谱分析
        5.3.4 SEM分析
        5.3.5 TEM分析
        5.3.6 S@CoS_2/rGO表面分析(XPS)
        5.3.7 BET分析
        5.3.8 电池在0.005-3.0 V电压范围内电化学性能分析
        5.3.9 电池在0.005-3.0 V电压范围内循环伏安分析
        5.3.10 电化学阻抗分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池Li3-xMxN（M:Co,Ni,Cu）系列负极材料研究进展[J]. 孙颢,何向明,李建军,任建国,姜长印,万春荣.  化工新型材料. 2006(10)
[2]溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn2O4[J]. 何向明,王莉,张国昀,姜长印,万春荣.  电化学. 2006(01)
[3]锂离子蓄电池电解液研究进展[J]. 高阳,谢晓华,解晶莹,刘庆国.  电源技术. 2003(05)
[4]球磨法制备锂金属氮化物及电化学性能研究[J]. 王可,杨军,解晶莹,刘宇,王保峰.  无机材料学报. 2003(04)
[5]锂离子电池及其电解液[J]. 李强,钟光祥.  浙江化工. 2002(03)



本文编号：3433046