二氧化钛/硫复合正极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2022-01-01 01:35
硫以1675 mAh g-1的高的比容量成为理想的正极材料。当与金属锂形成对电极后,可以得到能量密度高达2600 Wh kg-1的锂-硫电池。这一特点满足了高容量存储的需求。然而,几个关于硫正极的关键问题持续阻碍锂硫电池的实际应用。其分别为:（1）S,Li2S2,Li2S具有低的电子和离子电导率,这严重限制了锂硫电池的比容量及倍率性能;（2）聚硫锂会溶解到电解液中并容易穿梭到负极导致低的库伦效率、容量的快速衰减和严重的自放电;（3）在充放电过程中体积变化严重易导致极片导电结构遭到机械破坏。要解决这些问题,正极改性对锂硫电池起到非常关键的作用,寻找具有高的吸附性能并能提供足够膨胀空间的硫正极的理想载体将成为研究人员不断努力追寻的目标。由于二氧化钛对聚硫锂具有良好的吸附作用,具有多孔结构的二氧化钛近期受到研究人员的广泛关注。因此,本学位论文选取了锐钛矿二氧化钛作为硫正极的载体,讨论了不同形貌多孔二氧化钛对锂硫电池电化学性能的影响。我们首次将纳米片状二氧化钛和多孔二氧化纳米管应用到锂硫电池的研究中并对其作用机理作了分析,研究发现这两种具有特殊形貌的二氧化钛对锂硫电池的倍率性能有着显著的提升。...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 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 锂硫电池结构及工作原理
1.2.2 锂硫电池存在的主要问题及解决方案
1.3 锂硫电池研究进展
1.3.1 正极改性研究进展
1.3.2 隔膜改性研究进展
1.3.3 负极材料研究进展
1.3.4 电解液改性研究进展
1.4 选题依据及研究内容
第二章 实验设备、试剂及测试方法
2.1 实验设备及试剂
2.2 材料结构及形貌表征
2.2.1 X射线衍射测试
2.2.2 比表面测试
2.2.3 扫描电子显微镜测试
2.2.4 透射电子显微镜测试
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电池恒流充放电测试
2.3.3 循环伏安测试
2.3.4 交流阻抗测试
第三章 纳米片状二氧化钛的制备及在高性能锂硫电池方面应用研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 TDPEF的制备
3.2.2 TDPEF/S复合物的制备
3.2.3 电池的正极片制备、组装与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料结构及形貌表征
3.3.2 电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 多孔中孔二氧化钛纳米管的制备及在高性能锂硫电池方面的应用研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 MTDNTs和MTDNFs的制备
4.2.2 MTDNTs/S和MTDNFs/S复合正极材料的制备
4.2.3 电池的正极片制备、组装与测试
4.3 材料表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 比表面积及孔道分析
4.3.3 结构与形貌分析
4.4 电化学性能测试及分析
4.4.1 循环性能测试
4.4.2 循环伏安（CV）测试及恒流充放电曲线分析
4.4.3 倍率性能测试
4.4.4 阻抗测试
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
发表论文、发明专利情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂硫电池关键材料与技术的研究进展[J]. 陈雨晴,杨晓飞,于滢,李先锋,张洪章,张华民. 储能科学与技术. 2017(02)
[2]锂硫电池系统研究与展望[J]. 邓南平,马晓敏,阮艳莉,王晓清,康卫民,程博闻. 化学进展. 2016(09)
[3]石墨烯包覆硫-镍复合材料用于锂硫电池[J]. 张胜利,司丹亚,宋延华. 电池. 2016(02)
[4]椰壳活性炭孔结构对Li-S电池性能的影响[J]. 张娜,刘敏,陈永. 材料导报. 2016(06)
[5]锂硫电池硫正极反应机理研究进展[J]. 徐美玲,王新慧,任引哲. 材料开发与应用. 2015(04)
[6]锂硫电池正极材料研究进展[J]. 辛培明,金波,侯甲子,严庆光,钟晓斌,王环环,高凡. 储能科学与技术. 2015(04)
[7]玉米秸秆制备活性炭用于锂硫电池的研究[J]. 张胜利,李丹丹,宋延华,司丹亚. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2014(05)
[8]锂硫电池正极S/C复合材料的制备与性能[J]. 许寒雪,张苏龙,王卓,王宁,刘晓敏,杨晖. 有色金属工程. 2014(05)
[9]三维（3D）石墨烯及其复合材料的应用[J]. 周国珺,叶志凯,石微微,刘吉洋,奚凤娜. 化学进展. 2014(06)
[10]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
博士论文
[1]锂硫电池正极改性、结构设计及电化学性能研究[D]. 张凯.中南大学 2014
硕士论文
[1]新型锂硫电池的设计与性能研究[D]. 徐丰.南京大学 2016
[2]基于石墨烯的锂硫电池改性研究[D]. 林伟.电子科技大学 2015
[3]锂硫电池碳/硫正极材料的设计制备和性能研究[D]. 赵旭阳.浙江大学 2015
[4]锂硫电池含硫正极材料及电化学阻抗特性研究[D]. 邓兆丰.中南大学 2013
本文编号：3561395
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 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 锂硫电池结构及工作原理
1.2.2 锂硫电池存在的主要问题及解决方案
1.3 锂硫电池研究进展
1.3.1 正极改性研究进展
1.3.2 隔膜改性研究进展
1.3.3 负极材料研究进展
1.3.4 电解液改性研究进展
1.4 选题依据及研究内容
第二章 实验设备、试剂及测试方法
2.1 实验设备及试剂
2.2 材料结构及形貌表征
2.2.1 X射线衍射测试
2.2.2 比表面测试
2.2.3 扫描电子显微镜测试
2.2.4 透射电子显微镜测试
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电池恒流充放电测试
2.3.3 循环伏安测试
2.3.4 交流阻抗测试
第三章 纳米片状二氧化钛的制备及在高性能锂硫电池方面应用研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 TDPEF的制备
3.2.2 TDPEF/S复合物的制备
3.2.3 电池的正极片制备、组装与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料结构及形貌表征
3.3.2 电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 多孔中孔二氧化钛纳米管的制备及在高性能锂硫电池方面的应用研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 MTDNTs和MTDNFs的制备
4.2.2 MTDNTs/S和MTDNFs/S复合正极材料的制备
4.2.3 电池的正极片制备、组装与测试
4.3 材料表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 比表面积及孔道分析
4.3.3 结构与形貌分析
4.4 电化学性能测试及分析
4.4.1 循环性能测试
4.4.2 循环伏安（CV）测试及恒流充放电曲线分析
4.4.3 倍率性能测试
4.4.4 阻抗测试
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
发表论文、发明专利情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂硫电池关键材料与技术的研究进展[J]. 陈雨晴,杨晓飞,于滢,李先锋,张洪章,张华民. 储能科学与技术. 2017(02)
[2]锂硫电池系统研究与展望[J]. 邓南平,马晓敏,阮艳莉,王晓清,康卫民,程博闻. 化学进展. 2016(09)
[3]石墨烯包覆硫-镍复合材料用于锂硫电池[J]. 张胜利,司丹亚,宋延华. 电池. 2016(02)
[4]椰壳活性炭孔结构对Li-S电池性能的影响[J]. 张娜,刘敏,陈永. 材料导报. 2016(06)
[5]锂硫电池硫正极反应机理研究进展[J]. 徐美玲,王新慧,任引哲. 材料开发与应用. 2015(04)
[6]锂硫电池正极材料研究进展[J]. 辛培明,金波,侯甲子,严庆光,钟晓斌,王环环,高凡. 储能科学与技术. 2015(04)
[7]玉米秸秆制备活性炭用于锂硫电池的研究[J]. 张胜利,李丹丹,宋延华,司丹亚. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2014(05)
[8]锂硫电池正极S/C复合材料的制备与性能[J]. 许寒雪,张苏龙,王卓,王宁,刘晓敏,杨晖. 有色金属工程. 2014(05)
[9]三维（3D）石墨烯及其复合材料的应用[J]. 周国珺,叶志凯,石微微,刘吉洋,奚凤娜. 化学进展. 2014(06)
[10]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
博士论文
[1]锂硫电池正极改性、结构设计及电化学性能研究[D]. 张凯.中南大学 2014
硕士论文
[1]新型锂硫电池的设计与性能研究[D]. 徐丰.南京大学 2016
[2]基于石墨烯的锂硫电池改性研究[D]. 林伟.电子科技大学 2015
[3]锂硫电池碳/硫正极材料的设计制备和性能研究[D]. 赵旭阳.浙江大学 2015
[4]锂硫电池含硫正极材料及电化学阻抗特性研究[D]. 邓兆丰.中南大学 2013
本文编号：3561395
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3561395.html
