HKUST-2及MOF-5衍生多孔碳材料在锂硫电池中的应用

发布时间：2024-01-24 08:33

　　近年来,储能电池和动力电池领域成为新能源方向的研究热点,锂硫电池以高的理论比容量(1675 mAh/g)和高的能量密度(2600 Wh/kg),成为未来电池领域具有应用潜力的优秀代表之一。本论文以金属有机框架(MOF)材料在锂硫电池中的应用为基础,一方面选用双金属MOF材料HKUST-2作为载硫体,成功制备出HKUST-2/S复合材料,并进一步将其和碳纳米管(CNT)复合来提高材料的导电性,成功制备出HKUST-2@CNT/S复合材料;另一方面,我们还以MOF-5材料为衍生多孔碳材料的造孔剂,以葡萄糖为碳源,成功制备出了多孔碳/硫(MPC/S)复合材料。对上述三种复合材料进行了较为系统的结构和形貌分析,测试了其电化学性能,获得的主要结果如下:1.采用溶剂热法,成功制备出比表面积大、微孔结构丰富的双金属MOF材料HKUST-2,之后通过熔融法将其与硫复合制备出了 HKUST-2/S复合正极材料。电化学性能测试结果表明,材料在0.5 C的放电倍率下,首次循环放电比容量约为900 mAh/g,150次循环后的放电比容量为300 mAh/g左右,库伦效率为88%左右,电池的容量衰减比较快。2....

【文章页数】：71 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 锂离子电池的简介
    1.3 锂硫电池概述
        1.3.1 锂硫电池的结构和工作原理
        1.3.2 锂硫电池存在的问题
        1.3.3 锂硫电池的改进方法
    1.4 MOF多孔材料的简介
        1.4.1 MOF多孔材料的特征
        1.4.2 MOF多孔材料的改性
    1.5 本论文研究的选题依据及研究内容
第2章 HKUST-2/S复合材料的制备及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 HKUST-2/S复合材料的制备
        2.2.4 电极的制备
        2.2.5 电池的组装及测试
    2.3 结果与分析
        2.3.1 HKUST-2/S复合材料的物相分析
        2.3.2 晶体结构模型和模拟比表面积
        2.3.3 HKUST-2/S复合材料的比表面积及孔径分布
        2.3.4 HKUST-2/S复合材料的结构与形貌分析
        2.3.5 HKUST-2/S复合材料的电化学性能分析
        2.3.6 HKUST-2材料对多硫化物的吸附性能测试
    2.4 小结
第3章 HKUST@CNT/S复合材料的制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 HKUST-2@CNT/S复合材料的制备
    3.3 结果与分析
        3.3.1 HKUST-2@CNT/S复合材料的结构与形貌分析
        3.3.2 HKUST-2@CNT/S复合材料的比表面积及孔径分布
        3.3.3 HKUST-2@CNT/S复合材料的电化学性能分析
    3.4 小结
第4章 MOF-5衍生制备多孔碳/硫复合材料及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品
        4.2.2 MPC/S复合材料的制备
    4.3 结果与分析
        4.3.1 MPC/S复合材料的结构与形貌分析
        4.3.2 MPC/S复合材料的热重分析
        4.3.3 MPC/S复合材料的比表面积及孔径分布
        4.3.4 MPC/S复合材料的电化学性能分析
        4.3.5 MPC材料对多硫化物的吸附性能测试
    4.4 小结
第5章 总结和展望
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3883476