正极载体材料及表面修饰对锂硫电池电化学性能的影响
发布时间：2022-07-27 21:25
锂硫电池作为未来最有可能替代传统锂离子电池的新型储能体系之一,具有比容量高、能量密度高、成本低廉等优点。锂硫电池目前仍不能实现商业化的主要原因在于以下几点:第一,正极活性物质是单质硫。硫的导电性极差严重阻碍电子传递而导致较低的活性物质利用率;第二,放电过程中硫元素发生逐步还原反应会产生一系列中间产物—多硫化锂（Li2Sx,2≤x≤8）。多硫化锂（简写为LiPSs）极易溶于电解液产生穿梭效应而导致活性物质损失和容量的快速下降;第三,锂硫电池放电终产物Li2S密度小,放电后电极体积产生80%左右的膨胀,因此容易造成电极结构破坏;第四,由于正极存在的穿梭效应也会引起负极、隔膜、电解液等其他组成部分产生新的问题。基于以上背景,本文针对锂硫电池正极存在的问题,通过构造具有不同结构和组成的载体材料并进行进一步的表面修饰,达到对正极的改性以提高锂硫电池的电化学性能。本文采用介孔氧化硅作为锂硫电池正极载体。利用水热法制备了具有不同形貌和结构的介孔氧化硅并研究pH值和模板剂的类型对孔径和形貌的影响。获得具有球形、短棒、长条和六面体四种形貌...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 隔膜发展简介
1.3 电解液及其粘结剂及负极发展简介
1.3.1 电解液的研究现状
1.3.2 粘结剂及负极的研究现状
1.4 锂硫电池正极发展简介
1.4.1 硫/碳复合正极
1.4.2 硫/导电聚合物复合正极
1.4.3 硫/功能化碳复合正极
1.4.4 硫/金属化合物复合正极
1.4.5 硫化物正极
1.5 本文的研究内容及目的
1.5.1 研究的内容
1.5.2 研究的目的
第2章 研究思路方法与材料体系
2.1 研究思路与材料体系
2.1.1 研究思路
2.1.2 材料体系的选择
2.1.3 主要试验设备及原料
2.2 材料的制备与表征
2.2.1 正极材料的制备
2.2.2 材料的分析表征方法
2.3 电池的组装及电化学分析方法
2.3.1 电池组装方法
2.3.2 电化学分析方法
第3章 还原氧化石墨烯修饰介孔SiO_2正极载体对锂硫电池电化学性能的影响
3.1 引言
3.2 介孔氧化硅的制备与表征
3.2.1 球形无序孔SiO_2载体的合成
3.2.2 有序介孔SiO_2载体的合成
3.3 保护层@吸附体结构正极的组装与表征
3.3.1 S/SiO_2的制备
3.3.2 RGO@S/SiO_2的制备与表征
3.4 RGO@S/SiO_2的电化学性能研究
3.4.1 RGO@S/SiO_2的电化学性能表征
3.4.2 RGO@S/SiO_2电化学性能影响因素分析
3.5 本章小结
第4章 金属元素表面修饰介孔SiO_2正极载体对锂硫电池电化学性能的影响
4.1 引言
4.2 金属元素修饰对SiO_2性能影响的理论计算
4.3 金属元素修饰SiO_2的制备方法
4.4 Ti-SiO_2的结构优化和表征
4.5 S/Ti-SiO_2的制备与组成结构表征
4.6 S/Ti-SiO_2的电化学性能研究
4.6.1 S/Ti-SiO_2的电化学性能表征
4.6.2 S/Ti-SiO_2电化学性能的影响因素分析
4.7 S/Al、Sn-SiO_2的制备及其电化学性能研究
4.8 本章小结
第5章 Ti_3C_2 MXene正极载体的氧化修饰对锂硫电池电化学性能的影响
5.1 引言
5.2 Ti_3C_2ene的制备与组成结构分析
5.2.1 Ti_3AlC_2的合成
5.2.2 Ti_3C_2ene的制备与表征
5.3 S/Ti_3C_2ene制备与电化学性研究
5.3.1 S/Ti_3C_2ene的制备
5.3.2 S/Ti_3C_2ene的电化学性能表征
5.4 Tix Oy-Ti_3C_2ene的制备与组成结构分析
5.5 S/Ti_3C_2O_x的组成与结构表征
5.6 S/Ti_3C_2O_x的电化学性能表征
5.7 S/Ti_3C_2O_x电化学性能影响因素分析
5.7.1 氧化处理对电化学性能的影响
5.7.2 界面对电化学性能的影响
5.8 本章小结
结论
本文主要创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂硫电池先进功能隔膜的研究进展[J]. 黄佳琦,孙滢智,王云飞,张强. 化学学报. 2017(02)
[2]CV和Tafel曲线对稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极电催化性能研究[J]. 冯玉杰,丁海洋,张文军. 材料科学与工艺. 2009(02)
本文编号：3666201
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 隔膜发展简介
1.3 电解液及其粘结剂及负极发展简介
1.3.1 电解液的研究现状
1.3.2 粘结剂及负极的研究现状
1.4 锂硫电池正极发展简介
1.4.1 硫/碳复合正极
1.4.2 硫/导电聚合物复合正极
1.4.3 硫/功能化碳复合正极
1.4.4 硫/金属化合物复合正极
1.4.5 硫化物正极
1.5 本文的研究内容及目的
1.5.1 研究的内容
1.5.2 研究的目的
第2章 研究思路方法与材料体系
2.1 研究思路与材料体系
2.1.1 研究思路
2.1.2 材料体系的选择
2.1.3 主要试验设备及原料
2.2 材料的制备与表征
2.2.1 正极材料的制备
2.2.2 材料的分析表征方法
2.3 电池的组装及电化学分析方法
2.3.1 电池组装方法
2.3.2 电化学分析方法
第3章 还原氧化石墨烯修饰介孔SiO_2正极载体对锂硫电池电化学性能的影响
3.1 引言
3.2 介孔氧化硅的制备与表征
3.2.1 球形无序孔SiO_2载体的合成
3.2.2 有序介孔SiO_2载体的合成
3.3 保护层@吸附体结构正极的组装与表征
3.3.1 S/SiO_2的制备
3.3.2 RGO@S/SiO_2的制备与表征
3.4 RGO@S/SiO_2的电化学性能研究
3.4.1 RGO@S/SiO_2的电化学性能表征
3.4.2 RGO@S/SiO_2电化学性能影响因素分析
3.5 本章小结
第4章 金属元素表面修饰介孔SiO_2正极载体对锂硫电池电化学性能的影响
4.1 引言
4.2 金属元素修饰对SiO_2性能影响的理论计算
4.3 金属元素修饰SiO_2的制备方法
4.4 Ti-SiO_2的结构优化和表征
4.5 S/Ti-SiO_2的制备与组成结构表征
4.6 S/Ti-SiO_2的电化学性能研究
4.6.1 S/Ti-SiO_2的电化学性能表征
4.6.2 S/Ti-SiO_2电化学性能的影响因素分析
4.7 S/Al、Sn-SiO_2的制备及其电化学性能研究
4.8 本章小结
第5章 Ti_3C_2 MXene正极载体的氧化修饰对锂硫电池电化学性能的影响
5.1 引言
5.2 Ti_3C_2ene的制备与组成结构分析
5.2.1 Ti_3AlC_2的合成
5.2.2 Ti_3C_2ene的制备与表征
5.3 S/Ti_3C_2ene制备与电化学性研究
5.3.1 S/Ti_3C_2ene的制备
5.3.2 S/Ti_3C_2ene的电化学性能表征
5.4 Tix Oy-Ti_3C_2ene的制备与组成结构分析
5.5 S/Ti_3C_2O_x的组成与结构表征
5.6 S/Ti_3C_2O_x的电化学性能表征
5.7 S/Ti_3C_2O_x电化学性能影响因素分析
5.7.1 氧化处理对电化学性能的影响
5.7.2 界面对电化学性能的影响
5.8 本章小结
结论
本文主要创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂硫电池先进功能隔膜的研究进展[J]. 黄佳琦,孙滢智,王云飞,张强. 化学学报. 2017(02)
[2]CV和Tafel曲线对稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极电催化性能研究[J]. 冯玉杰,丁海洋,张文军. 材料科学与工艺. 2009(02)
本文编号：3666201
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