自支撑锂硫电池正极材料研究

发布时间：2023-03-03 22:51

　　即将到来的智能化能源时代,会使物联网,电动汽车和柔性/可穿戴电子产品得到广泛的应用。这激发了研究者们对具有高能量密度,电化学可持续性以及机械灵活性的先进电源设备的不断探索。近年来,世界各国均对发展新能源投入了大量精力。从基础研究到实际技术,研究者们不断地在寻求如锂离子电池,锂空气电池,超级电容器以及锂硫电池等新一代化学电源的商业化突破。但是在迄今为止的报道中,以单质硫作为正极,金属锂作为负极的锂硫电池由于其具有高的理论比容量(1672 mAh g^-1)和能量密度(2600 Wh kg^-1)以及单质硫资源丰富、环境友好等优点,使得它有望成为最具有应用前景的下一代储能器件。但是由于活性物质硫与其放电产物电导率低,并且在充放电过程中存在接近80%的体积膨胀,以及多硫化物溶出等问题,限制了锂硫电池的进一步商业化应用。因此,有效的解决上述三个主要问题将会推动锂硫电池的商业化应用。由于MOF(金属-有机骨架)材料具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优势。基于以上优点,我们第一个工作以钴基自支撑材料为基础,首先...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池的概述
        1.2.1 锂硫电池基础知识
        1.2.2 锂硫电池的工作原理
        1.2.3 锂硫电池存在的问题
    1.3 硫正极的研究进展
        1.3.1 硫-碳复合正极
            1.3.1.1 硫-多孔碳复合正极材料
            1.3.1.2 硫-碳纳米管复合正极材料
            1.3.1.3 硫-石墨烯复合正极材料
        1.3.2 硫-金属有机框架-复合正极材料
        1.3.3 硫-过渡金属氧化物/硫化物/磷化物复合正极材料
    1.4 本文的主要研究内容与创新点
第二章 实验材料与表征测试方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 材料结构表征方法
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 X射线光电子能谱
        2.3.5 比表面积分析
        2.3.6 接触角测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 电极制备及扣式电池的组装
        2.4.2 循环伏安法
        2.4.3 恒电流充放电
        2.4.4 交流阻抗谱
第三章 钴基自支撑锂硫电池正极材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 碳纤维布的活化
        3.2.2 Co-MOF-ACC的合成
        3.2.3 Co(PO₃)₂-ACC的合成
        3.2.4 Co(PO₃)₂-ACC@S的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的宏观形貌分析
        3.3.2 材料的微观结构表征
        3.3.3 电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 镍基自支撑锂硫电池正极材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 碳纤维布的活化
        4.2.2 Ni(OH)₂-ACC的合成
        4.2.3 Ni₂P-ACC的合成
        4.2.4 Ni₂P-ACC@S的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的微观结构表征
        4.3.2 电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 钴基与镍基自支撑材料的超级电容器尝试
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 复合材料的制备
        5.2.2 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 钴基自支撑材料的电化学性能测试
        5.3.2 镍基自支撑材料的电化学性能测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3753260