碳纳米管负载过渡金属复合材料的制备及其锂硫电池性能研究

发布时间：2024-12-26 02:51

　　近年来,电动汽车的快速发展对电池的能量密度提出了新的要求。传统锂离子电池由于自身能量密度的限制,越来越无法满足人们对高能电池的需求。锂硫(Li-S)电池理论比能量高达2600 Whkg-1,被认为是最具应用前景的下一代高能电池。但是,硫单质的绝缘和多硫化物(LiPSs)的溶解,影响了电池电化学表现,进一步破坏电池安全和循环稳定。这些问题都严重阻碍了 Li-S电池的商业应用。本论文立足于解决硫单质的绝缘性和多硫化锂溶解穿梭等问题,设计碳纳米管负载过渡金属纳米颗粒复合材料,综合利用碳材料的优良导电性以及金属纳米颗粒与多硫化锂之间强相互作用,提高硫正极导电性,抑制穿梭效应,从而提高锂硫电池比容量和循环性能,并研究材料的作用机制。主要内容如下:第一,以二氰二胺和硝酸钴为原料,通过高温煅烧法制备出氮掺杂碳纳米管负载金属钴纳米颗粒(Co@NCNT)的复合材料。结构表征显示,氮掺杂的一维碳纳米管相互交错缠绕,形成了三维的导电网络;金属钴纳米颗粒作为催化中心,镶嵌在碳纳米管中。电化学测试表明,以Co@NCNT为载体制备的S/Co@NCNT复合正极(硫含量为～76%),在1 Ag-1的电流密度下,首次放电...

【文章页数】：74 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 Li-S电池工作机制
    1.3 Li-S电池的主要问题
    1.4 Li-S电池的研究进展
        1.4.1 抑制长链的LiPSs形成
        1.4.2 功能材料
        1.4.3 电解液体系
        1.4.4 功能隔膜
        1.4.5 锂金属
    1.5 本论文的选题意义和主要内容
第2章 实验部分
    2.1 所需试剂和常用仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 常用仪器
    2.2 结构表征
        2.2.1 X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)
        2.2.2 基于氮气吸附的BET比表面积测试(BET)
        2.2.3 热重分析(Thermogravimetric Analyzer,TGA)
        2.2.4 激光显微拉曼光谱分析(Raman Spectra)
        2.2.5 X射线光电子能谱仪(X-ray Photoelectron Spectra,XPS)
        2.2.6 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)
        2.2.7 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)
    2.3 电化学测量
第3章 碳纳米管负载金属钴纳米颗粒的制备及其锂硫电池性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 材料的物理性质表征
        3.2.3 材料的电化学性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的结构性质表征
        3.3.2 材料的电化学表征
    3.4 本章小结
第4章 碳纳米管负载Ni₃Fe金属合金纳米颗粒的制备及其锂硫电池性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 材料的物理性质表征
        4.2.3 Li₂S₈催化转化评估
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的结构性质表征
        4.3.2 材料的电化学测试
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：4020414