新型锂硫电池正极材料和器件研究
发布时间：2021-11-02 06:14
近年来,由于锂硫电池具有高理论比容量,高能量密度等卓越优势,得到了研究人员的广泛关注。然而,传统的锂硫电池存在以下主要缺陷:（1）单质硫及其放电产物电导率低。硫和硫化锂（Li2S/Li2S2）的电绝缘性容易造成活性材料得不到充分循环,最终造成自放电及容量快速衰减等不良现象;（2）中间产物易溶解和扩散到电解液中。在循环过程中,中间产物多硫化物（Li2S4Li2S8）会在正负极之间来回穿梭,造成活性物质不断损失。因此,提高正极材料导电率及活性物质利用率显得尤为重要。本文基于一种新型的共价有机框架Tp PaCOF,设计和制备了两种新型复合材料,然后将其应用于锂硫电池。具体工作内容如下:（1）通过水热法制备出具有核壳结构的复合材料Tp PaCOF@MWCNTs。这种复合材料具有大的比表面积和丰富的微孔结构,同时具备优异的电化学性能,在0.05 C的电流密度下,初始放电容量高达1242.2 m Ah?g-1
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池的工作机理
1.2.2 锂硫电池面临的挑战
1.3 正极材料的研究进展
1.3.1 硫/碳复合材料
1.3.2 硫/金属化合物复合材料
1.3.3 硫/导电聚合物
1.3.4 中空结构材料
1.4 本工作的研究意义
1.5 本文工作主要内容
第二章 实验药品、仪器设备与方法
2.1 实验药品
2.2 实验设备
2.3 纽扣电池的装备
2.3.1 电极片的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 材料表征方法
2.4.1 X射线光电子能谱仪
2.4.2 X射线衍射
2.4.3 扫描电子显微镜
2.4.4 透射电子显微镜
2.4.5 热重分析仪
2.4.6 红外光谱仪
2.4.7 比表面积测试
2.4.8 拉曼光谱仪
2.5 电化学性能测试
2.5.1 恒电流充放电测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 交流阻抗测试
第三章 TpPa-COF@MWCNTs正极材料制备及器件研究
3.1 TpPa-COF@MWCNTs设计思路
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品及设备
3.2.2 TpPa-COF@MWCNTs材料的制备
3.2.3 TpPa-COF@MWCNTs/S正极材料的制备
3.2.4 材料表征及电化学性能测试方法
3.3 复合材料的表征
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 热重分析
3.3.3 化学稳定性分析
3.3.4 结构分析
3.3.5 比表面积测试
3.4 电化学性能分析
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 恒流充放电测试
3.4.3 交流阻抗测试
3.4.4 循环性能测试
3.5 本章小结
第四章 N-GC-TpPa正极材料制备及器件研究
4.1 N-GC-TpPa的设计思路
4.2 实验部分
4.2.1 实验药品及设备
4.2.2 N-GC-TpPa材料的制备
4.2.3 N-GC-TpPa/S材料的制备
4.2.4 材料表征及电化学性能测试方法
4.3 N-GC-TpPa/S的表征
4.3.1 形貌分析
4.3.2 比表面积及孔径分析
4.3.3 热重分析
4.3.4 结构分析
4.3.5 XPS分析
4.4 电化学性能分析
4.4.1 循环伏安测试
4.4.2 恒电流充放电测试
4.4.3 交流阻抗测试
4.4.4 循环性能测试
4.5 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表的论文、专利及获奖等
论文
专利
获奖
【参考文献】：
期刊论文
[1]由含铝金属有机骨架材料制备的多孔碳在锂硫电池中的应用[J]. 孟宪斌,高秋明. 高等学校化学学报. 2014(08)
[2]不同管径多壁碳纳米管与硫含量对锂硫电池单质硫正极电化学性能的影响[J]. 陈君政,吴锋,陈人杰,李丽,陈实. 新型炭材料. 2013(06)
[3]Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述[J]. 刁岩,谢凯,洪晓斌,熊仕昭. 化学学报. 2013(04)
[4]锂-硫二次电池界面反应的特殊性与对策分析[J]. 艾新平,曹余良,杨汉西. 电化学. 2012(03)
硕士论文
[1]介孔炭/硫复合正极材料制备及电化学性能研究[D]. 李多.大连理工大学 2013
[2]锂硫二次电池性能研究[D]. 李翠丽.天津大学 2012
本文编号：3471490
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池的工作机理
1.2.2 锂硫电池面临的挑战
1.3 正极材料的研究进展
1.3.1 硫/碳复合材料
1.3.2 硫/金属化合物复合材料
1.3.3 硫/导电聚合物
1.3.4 中空结构材料
1.4 本工作的研究意义
1.5 本文工作主要内容
第二章 实验药品、仪器设备与方法
2.1 实验药品
2.2 实验设备
2.3 纽扣电池的装备
2.3.1 电极片的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 材料表征方法
2.4.1 X射线光电子能谱仪
2.4.2 X射线衍射
2.4.3 扫描电子显微镜
2.4.4 透射电子显微镜
2.4.5 热重分析仪
2.4.6 红外光谱仪
2.4.7 比表面积测试
2.4.8 拉曼光谱仪
2.5 电化学性能测试
2.5.1 恒电流充放电测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 交流阻抗测试
第三章 TpPa-COF@MWCNTs正极材料制备及器件研究
3.1 TpPa-COF@MWCNTs设计思路
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品及设备
3.2.2 TpPa-COF@MWCNTs材料的制备
3.2.3 TpPa-COF@MWCNTs/S正极材料的制备
3.2.4 材料表征及电化学性能测试方法
3.3 复合材料的表征
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 热重分析
3.3.3 化学稳定性分析
3.3.4 结构分析
3.3.5 比表面积测试
3.4 电化学性能分析
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 恒流充放电测试
3.4.3 交流阻抗测试
3.4.4 循环性能测试
3.5 本章小结
第四章 N-GC-TpPa正极材料制备及器件研究
4.1 N-GC-TpPa的设计思路
4.2 实验部分
4.2.1 实验药品及设备
4.2.2 N-GC-TpPa材料的制备
4.2.3 N-GC-TpPa/S材料的制备
4.2.4 材料表征及电化学性能测试方法
4.3 N-GC-TpPa/S的表征
4.3.1 形貌分析
4.3.2 比表面积及孔径分析
4.3.3 热重分析
4.3.4 结构分析
4.3.5 XPS分析
4.4 电化学性能分析
4.4.1 循环伏安测试
4.4.2 恒电流充放电测试
4.4.3 交流阻抗测试
4.4.4 循环性能测试
4.5 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表的论文、专利及获奖等
论文
专利
获奖
【参考文献】：
期刊论文
[1]由含铝金属有机骨架材料制备的多孔碳在锂硫电池中的应用[J]. 孟宪斌,高秋明. 高等学校化学学报. 2014(08)
[2]不同管径多壁碳纳米管与硫含量对锂硫电池单质硫正极电化学性能的影响[J]. 陈君政,吴锋,陈人杰,李丽,陈实. 新型炭材料. 2013(06)
[3]Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述[J]. 刁岩,谢凯,洪晓斌,熊仕昭. 化学学报. 2013(04)
[4]锂-硫二次电池界面反应的特殊性与对策分析[J]. 艾新平,曹余良,杨汉西. 电化学. 2012(03)
硕士论文
[1]介孔炭/硫复合正极材料制备及电化学性能研究[D]. 李多.大连理工大学 2013
[2]锂硫二次电池性能研究[D]. 李翠丽.天津大学 2012
本文编号：3471490
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