硫基过渡金属电极材料的制备及其多电子反应机理研究

发布时间：2024-01-24 18:34

　　储能市场日益增长对锂离子(Li-ion)电池的能量密度提出了更高的要求。过渡金属硫化物(Transition Metal Sulfides,TMSs)由于具有较高的理论容量,可以发生多电子反应,且储量丰富,价格低廉,具有很好的应用前景。同时由于其多电子反应过程中储能机制的复杂性,过渡金属硫化物电极材料也受到了科研工作者的广泛关注。然而,TMSs电极材料仍然存在很多问题,限制其实际应用。TMSs的离子/电子导电性较低,倍率性能较差;在反应过程中体积膨胀严重,活性物质易粉化脱落,导致容量的快速衰减;基于嵌入反应的TMSs电极材料受限于晶体结构,发生多电子反应时晶体结构完整性会受到破坏,从而影响电化学性能。而基于转换反应的TMSs电极材料,在多电子反应过程中,材料基体完全转化并伴随金属单质团聚、锂硫化物溶解、穿梭效应等问题,反应的可逆性降低。本论文以FeS2、TiS2、CoS2三种具有代表性的TMSs材料为研究对象,通过结构设计、合成实现、理论分析相结合的手段对TMSs电极材料进行设计:(1)微观结构设计,制备出TMSs与碳基骨架化学键合的微米级复合电极材料,保证导电性的同时也抑制了体积膨胀...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 锂离子电池电极材料发展现状
    2.2 多电子反应电极材料概述
        2.2.1 基于转换反应的多电子反应电极材料
        2.2.2 基于阴离子补偿的多电子反应
        2.2.3 基于脱嵌反应的多电子反应
    2.3 多电子反应硫基过渡金属电极材料
        2.3.1 硫基过渡金属电极材料储锂机理
        2.3.2 硫基过渡金属电极材料研究进展
    2.4 本章小结
3 研究内容及创新点
    3.1 选题依据及研究内容
    3.2 创新点
4 实验用品及表征方法
    4.1 实验药品
    4.2 实验仪器
    4.3 表征方法
        4.3.1 材料结构表征
        4.3.2 电化学性能表征
5 具有CNT导电网络及保护壳FeS₂@B-CNTs复合电极材料的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 FeS₂@B-CNTs材料的制备
    5.3 FeS₂@B-CNTs材料的结构表征
    5.4 FeS₂@B-CNTs材料的电化学性能
    5.5 FeS₂@B-CNTs材料的机理分析
    5.6 本章小结
6 具有硫空位簇的CV-TiS_2-x电极材料的制备及性能研究
    6.1 引言
    6.2 CV-TiS_2-x电极材料的制备
    6.3 CV-TiS_2-x电极材料的结构表征
    6.4 CV-TiS_2-x电极材料的电化学性能
    6.5 CV-TiS_2-x材料的机理分析
    6.6 本章小结
7 具有框架结构CoS₂@CNTs@C复合电极材料的制备及性能研究
    7.1 引言
    7.2 CoS₂@CNTs@C电极材料的制备
    7.3 CoS₂@CNTs@C电极材料的表征
    7.4 CoS₂@CNTs@C电极材料的电化学性能
    7.5 CoS₂@CNTs@C电极材料的机理分析
    7.6 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3884259