锂硫电池碳/硫复合正极材料的制备改性及电化学性能研究
发布时间：2022-08-02 11:22
随着材料科学尤其是纳米材料和纳米技术研究的兴起,多孔碳材料不仅受到研究者的广泛关注,也在储能领域发挥着至关重要的作用。多孔碳材料具有大比表面积、大孔道体积、稳定的化学性质、高电导率等诸多优点,因此,可以将多孔碳材料当做导电骨架和储硫仓库,以解决硫电导率低并抑制多硫化物“穿梭效应”的问题。本文先以金属-有机骨架MOF-5为前驱体,制备了三种介孔碳多面体材料,优化了制备条件,研究了介孔碳/硫复合材料的电化学性能,分析了介孔在复合材料中的储硫固硫作用。为进一步提高碳材料的孔隙率和微孔含量,使用活化剂KOH制备了具有丰富微孔和介孔孔道结构的海绵状活性碳材料,研究了活性碳/硫复合材料的电化学性能和微孔结合介孔在复合材料中的物理吸附作用。再以葡萄糖为碳源,通过碳化、活化、掺杂过程制备了氮掺杂活性碳微球,研究了氮掺杂活性碳微球/硫复合材料的电化学性能和含氮官能团在复合材料中的化学吸附作用,本篇论文主要研究工作如下:（1）通过控制反应条件,使用溶剂热法合成了形状一致、分散均匀,边长为10μm的立方体状金属-有机骨架MOF-5,再以金属-有机骨架MOF-5为前驱体在不同温度煅烧制备了三种介孔碳材料,研究...
【文章页数】：69 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 锂硫电池的概述
1.2.1 锂硫电池的基本构成和工作原理
1.2.2 锂硫电池的发展和应用前景
1.2.3 锂硫电池需要克服的困难
1.3 锂硫电池正极材料的研究
1.3.1 多孔碳/硫复合正极材料
1.3.2 金属氧化物/硫复合正极材料
1.4 锂硫电池负极的研究
1.5 锂硫电池电解液的研究
1.6 本论文的研究意义与主要研究内容
第2章 实验仪器试剂和测试方法
2.1 主要试剂和仪器
2.1.1 主要试剂
2.1.2 主要仪器
2.2 材料物理性能的表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 透射电子显微镜
2.2.3 热重分析
2.2.4 元素分析
2.2.5 比表面积及孔道结构分析
2.2.6 傅里叶变换红外光谱分析
2.2.7 电感耦合等离子体光谱分析
2.2.8 X射线衍射分析
2.2.9 X射线光电子能谱分析
2.3 锂硫电池的电化学性能测试方法和原理
2.3.1 恒电流充放电测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 倍率性能测试
2.3.4 交流阻抗测试
2.4 碳/硫复合正极电极的制备和锂硫纽扣电池的组装
第3章 金属-有机骨架制备介孔碳/硫复合正极材料及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 金属-有机骨架(MOF-5)的制备
3.2.2 介孔碳材料的制备
3.2.3 介孔碳/硫复合正极材料的制备
3.2.4 材料物理表征测试
3.2.5 材料电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 金属-有机骨架的结构分析
3.3.2 介孔碳材料的结构分析
3.3.3 介孔碳/硫复合材料的物理分析与电化学测试
3.4 本章小结
第4章 活性介孔碳/硫复合正极材料的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 活性介孔碳AMCP-950 的制备
4.2.2 活性介孔碳/硫复合正极材料的制备
4.2.3 材料物理表征测试
4.2.4 材料电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 活性介孔碳AMCP-950 的结构分析。
4.3.2 活性介孔碳/硫复合材料的物理分析与电化学测试
4.4 本章小结
第5章 氮掺杂活性碳微球的制备及其碳/硫复合正极材料的电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 葡萄糖碳微球的制备
5.2.2 活性碳微球的制备
5.2.3 活性碳微球/硫复合正极材料的制备
5.2.4 氮掺杂活性碳微球/硫复合正极材料的制备
5.2.5 材料的物理表征测试
5.2.6 材料的电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 活性碳微球的结构分析
5.3.2 氮掺杂活性碳微球的结构分析及其碳/硫复合材料的物理表征分析
5.3.3 氮掺杂活性碳微球/硫复合材料的电化学性能分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士期间公开发表的论文
本文编号：3668427
【文章页数】：69 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 锂硫电池的概述
1.2.1 锂硫电池的基本构成和工作原理
1.2.2 锂硫电池的发展和应用前景
1.2.3 锂硫电池需要克服的困难
1.3 锂硫电池正极材料的研究
1.3.1 多孔碳/硫复合正极材料
1.3.2 金属氧化物/硫复合正极材料
1.4 锂硫电池负极的研究
1.5 锂硫电池电解液的研究
1.6 本论文的研究意义与主要研究内容
第2章 实验仪器试剂和测试方法
2.1 主要试剂和仪器
2.1.1 主要试剂
2.1.2 主要仪器
2.2 材料物理性能的表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 透射电子显微镜
2.2.3 热重分析
2.2.4 元素分析
2.2.5 比表面积及孔道结构分析
2.2.6 傅里叶变换红外光谱分析
2.2.7 电感耦合等离子体光谱分析
2.2.8 X射线衍射分析
2.2.9 X射线光电子能谱分析
2.3 锂硫电池的电化学性能测试方法和原理
2.3.1 恒电流充放电测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 倍率性能测试
2.3.4 交流阻抗测试
2.4 碳/硫复合正极电极的制备和锂硫纽扣电池的组装
第3章 金属-有机骨架制备介孔碳/硫复合正极材料及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 金属-有机骨架(MOF-5)的制备
3.2.2 介孔碳材料的制备
3.2.3 介孔碳/硫复合正极材料的制备
3.2.4 材料物理表征测试
3.2.5 材料电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 金属-有机骨架的结构分析
3.3.2 介孔碳材料的结构分析
3.3.3 介孔碳/硫复合材料的物理分析与电化学测试
3.4 本章小结
第4章 活性介孔碳/硫复合正极材料的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 活性介孔碳AMCP-950 的制备
4.2.2 活性介孔碳/硫复合正极材料的制备
4.2.3 材料物理表征测试
4.2.4 材料电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 活性介孔碳AMCP-950 的结构分析。
4.3.2 活性介孔碳/硫复合材料的物理分析与电化学测试
4.4 本章小结
第5章 氮掺杂活性碳微球的制备及其碳/硫复合正极材料的电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 葡萄糖碳微球的制备
5.2.2 活性碳微球的制备
5.2.3 活性碳微球/硫复合正极材料的制备
5.2.4 氮掺杂活性碳微球/硫复合正极材料的制备
5.2.5 材料的物理表征测试
5.2.6 材料的电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 活性碳微球的结构分析
5.3.2 氮掺杂活性碳微球的结构分析及其碳/硫复合材料的物理表征分析
5.3.3 氮掺杂活性碳微球/硫复合材料的电化学性能分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士期间公开发表的论文
本文编号：3668427
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3668427.html
