ZIF衍生碳纳米材料的制备及其在硫基电池中的应用

发布时间：2023-03-23 01:30

　　环境污染与化石类资源紧缺问题推动了废弃物的绿色回收与利用以及新型清洁能源的开发。目前常见的化学电源——锂离子电池(LIB)因其能量密度较低已不足以满足快速发展的便携式电子设备以及电动汽车的续航需求,而新型锂-硫电池理论质量比容远高于传统的锂电池,成为最有前景的新一代储能系统之一。但当前由于硫导电性差、“穿梭效应”等问题阻碍了其商业应用。为了解决上述问题,硫基正极活性物质组成与正极材料改性成为研究的一大热点。本论文以类沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料为前驱体,并通过杂原子掺杂以及构建中空或多级孔结构碳材料等合成策略,实现对正极载硫(硫化硒)/碳复合材料的组成及微结构的有效控制,制备出了具有良好电化学性能的硫基电池正极材料。本论文的工作主要包括以下几个方面:1、首先以水热法制备所得到的二维ZnO纳米片为模板和锌源,2-甲基咪唑为有机配体,通过调控加入Co金属源的量,制备系列核壳结构ZnO@ZIF前驱体;然后将所得前驱体在氮气气氛中分别经(600、700、800、900℃)高温碳化得到系列二维多孔碳纳米片材料;最后通过熔融-扩散法制备得到硫/碳(S/C)纳米片复合材料。实验结果表明,当掺杂钴源...

【文章页数】：75 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-硫电池简介及其研究现状
        1.2.1 锂-硫电池的构成及其工作原理
        1.2.2 锂-硫电池目前存在的主要问题
        1.2.3 锂-硫电池正极材料的国内外研究现状
    1.3 锂-硫化硒电池的研究现状
    1.4 类沸石咪唑酯骨架及其在硫基电池正极材料中的应用现状
        1.4.1 类沸石咪唑酯骨架(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)简介
        1.4.2 基于ZIF及其衍生纳米材料的硫基电池正极材料研究现状
    1.5 本论文的选题意义与研究内容
第二章 二维碳纳米片的设计合成及锂-硫电池性能测试
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与实验仪器
        2.2.2 实验步骤
        2.2.3 表征手段
        2.2.4 电极制备及电池组装
        2.2.5 电化学测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 材料相关表征结果分析
        2.3.2 电化学性能分析
    2.4 本章小结
第三章 二维碳纳米片的设计合成及锂-硫化硒电池性能测试
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与实验仪器
        3.2.2 实验步骤
        3.2.3 表征手段
        3.2.4 电极制备及电池的组装
        3.2.5 电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 材料表征分析
        3.3.2 电化学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 废弃烟蒂高值利用制备锂-硫电池正极材料
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与实验仪器
        4.2.2 实验步骤
        4.2.3 表征手段
        4.2.4 电极制备和电池组装
        4.2.5 电化学测试
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢



本文编号：3767998