纳米片填充型空心球的制备及其锂硫电池性能

发布时间：2020-12-19 05:48

　　锂硫电池具有较高的理论比容量和较高的理论比能量,元素硫储量丰富,价格低廉,无毒无污染。然而,锂硫电池也存在很多问题阻碍其商业化发展:元素硫及放电中间产物导电性差,导致活性物质利用率低;“穿梭效应”缩短了电池循环寿命;当硫被还原成硫化锂时,由于两物质的密度差异产生约80%的体积膨胀,这会造成正极结构的坍塌;锂枝晶会刺穿隔膜造成电池短路等等。针对以上问题,本论文设计了一种纳米片填充型空心球新结构锂硫电池正极材料,具体如下:（1）纳米片填充型空心碳球的制备。以富氮的多巴胺为碳源,以50-80 nm的纳米碳酸钙为模板和活化剂,制备了一种富氮的多孔碳纳米片填充型空心碳球材料（F-HCS）并用于锂硫电池正极。高含量的氮元素增加化学固硫效果,碳材料优异的导电性中和了硫导电性差问题,另外,填充了多孔碳纳米片的空心碳球不仅具有较大的比表面积（166.85 m²/g）,经过CO₂气体的活化产生的丰富的介孔结构有利于多硫化物的物理限制。还有利于电解液的浸润,进而增加了电池的循环稳定性。该电极用于锂硫电池正极,取得了较好的电化学性能。在载硫量为68.12%时,在0.... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 锂硫电池概述
        1.1.1 锂硫电池简介
        1.1.2 锂硫电池的工作原理
        1.1.3 锂硫电池面临的挑战
    1.2 硫正极的研究进展
        1.2.1 碳/硫复合正极
        1.2.2 导电聚合物/硫复合材料
        1.2.3 金属氧化物、硫化物、氮化物/硫复合材料
        1.2.4 金属/硫复合材料
    1.3 本文的选题意义及研究内容
2 实验部分
    2.1 实验试剂及设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 X射线衍射
        2.2.4 热重分析
        2.2.5 氮气等温吸脱附
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电池组装
        2.3.2 电化学性能测试
3 新型F-HCS/S复合材料的制备及锂硫电池性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
3 材料（PDA-CaCO₃）的制备">        3.2.1 聚多巴胺包覆CaCO₃ 材料（PDA-CaCO₃）的制备
3 材料（SiO2-PDA-CaCO₃）的制备">        3.2.2 二氧化硅包覆PDA-CaCO₃ 材料（SiO2-PDA-CaCO₃）的制备
        3.2.3 多孔碳纳米片填充的空心球（F-HCS）的制备
        3.2.4 空心碳球的制备
        3.2.5 F-HCS/S、HCS/S复合材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 F-HCS/S、HCS/S复合材料的合成路线
        3.3.2 F-HCS/S、HCS/S材料的结构与组成分析
        3.3.3 F-HCS/S、HCS/S电极的电化学性能研究
    3.4 本章小结
4 Ni@F-HCS/S复合材料的制备及其锂硫电池性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 填充多孔碳纳米片的空心球的制备
3）₂`6H2O/F-HCS复合材料的制备">        4.2.2 Ni（NO<sub>3</sub>）<sub>2</sub>`6H2O/F-HCS复合材料的制备
        4.2.3 Ni@F-HCS、r-F-HCS材料的制备
        4.2.4 Ni@F-HCS/S、r-F-HCS/S复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ni@F-HCS/S复合材料的合成路线
        4.3.2 Ni@F-HCS、Ni@F-HCS/S结构与组成分析
        4.3.3 Ni@F-HCS/S的电化学性能分析
        4.3.4 Ni@F-HCS/S电极的催化性能分析
    4.4 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：2925369