蛋白石页岩/硫基正极复合材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2024-03-19 22:14

　　随着科技的发展,人们对电池性能的要求日益提高。锂硫电池由于具有较高的理论能量密度(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g),成为人们研究的热点。但是,锂硫电池的商业化应用受到了单质硫的导电性差和反应中间产物多硫化物易溶解等问题的制约。研究人员通常将硫与氧化物、导电聚合物或碳纳米材料复合,改善锂硫电池的电化学性能。蛋白石页岩中SiO2含量超过80%,而SiO2纳米颗粒中的Si-O键可以有效地吸附多硫化物,同时蛋白石页岩有良好的离子交换能力和亲硫性。聚苯胺导电性好,环境稳定性高,且不溶于电解液,有独特的质子掺杂机制,同时其表面有特殊的官能团和独特的链结构,可与硫或多硫化物发生化学作用,从而达到良好的束硫效果。因此,本论文以蛋白石页岩为载硫体,制备了蛋白石页岩/硫复合材料和蛋白石页岩/硫-聚苯胺复合材料,并对其形貌、结构和电化学性能进行较为系统的分析测试。研究内容主要分为以下三个部分:(1)对蛋白石页岩原材料进行简单的预处理,通过熔融法制备不同含硫量(40%、50%和60%)的蛋白石页岩/硫复合材料。含硫50%的蛋白石页岩/硫复合材料的电化学性能最好,其在0.2 C倍率下,...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1不同二次电池体系的体积能量密度和质量能量密度对比

第1章绪论硫电池概述非可再生能源消耗量的不断增大，人口激增和环境污染等问题人们对高效、绿色能源的需求愈发迫切。因此，大力发展新能解决这些问题行之有效且最有前景的方法之一。新能源汽车的业的发展有着至关重要的影响，是整个汽车产业链对非可再温度突变、环境资源保护和产业结构转变等突....

图1.2锂硫电池的结构类型[16]

00和3500Wh/kg，远远超过了目前已商业化应用的锂离子电池。但是，由于阶段科学技术水平的制约，使得锂空气电池的实际生产应用受到了严重的阻碍。而锂硫电池将硫作为正极材料，具有环保、无毒、资源丰富、价格低廉、作工艺简单等优点，从而不仅可以提高电池的能量密度，还可以大大降低....

图1.3锂硫电池的工作原理图

是通过硫-硫键的断裂和生成完成电能和化学能的相互转化[19]。时，负极失去电子，产生的锂离子在电解液中由负极移动至正极，而失去的则在外电路中通过流动产生电能，从而实现对外部电路的供能；充电时，在电压的作用下，原有的锂离子和电子由正极反向移动到负极，将电能转化成能储存起来。

图1.4锂硫电池典型的充放电曲线图

(1.7)(1.8)锂硫电池典型的充放电曲线如图1.4所示[23]。由图可知，锂硫电池在放电过程中有2个电压平台，高压的放电平台保持在2.1~2.4V范围内，对应固相的S8得到电子，还原生成较高价态的聚硫离子Sn2-(4≤n≤8)，Sn2-(4≤n≤8)与锂离子(Li+)结合，....

本文编号：3932632