锂硫电池隔膜修饰层的多功能设计及其性能研究

发布时间：2021-01-01 13:06

　　在先进的储能装置中,锂硫（Li-S）电池是最有潜力的候选者。这主要归因于高理论比容量(1675 mA h g^-1)和能量密度(2600 W h kg^-1),硫正极的极低成本和无毒性。尽管具有良好的潜能,但由于硫的利用率低以及溶解的多硫化锂（Li₂S_n,n=4⁸）的穿梭,Li-S电池发展到商业化之前还有一段距离。隔膜是Li-S电池的重要组成部分。因其大量的孔径比Li₂S_n的尺寸大得多,商业聚烯烃隔膜不能抑制Li₂S_n在Li-S电池中的穿梭效应,为了解决这个问题,对聚烯烃隔膜进行功能材料修饰是简单且有效的策略。除了能够抑制穿梭效应,功能材料应具备一定的导电性、催化活性以解决Li-S电池硫的利用率低的问题。因此,在本工作中,我们对Li-S电池隔膜的修饰层进行了多功能设计。多功能的修饰层既保证了电池的较高的能量密度,又全面提升了电池的性能。主要工作如下:1.我们采用超薄的二维（2D）氮化钼（MoN<... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池简介
        1.2.1 硫正极
        1.2.2 锂负极
        1.2.3 电解液
        1.2.4 隔膜
    1.3 锂硫电池存在的问题
        1.3.1 硫利用率低
        1.3.2 体积膨胀
        1.3.3 穿梭效应
    1.4 抑制穿梭效应的主要方法
        1.4.1 硫正极的优化
        1.4.2 隔膜的优化
        1.4.3 锂负极的保护
    1.5 功能化聚烯烃类隔膜
        1.5.1 化学改性
        1.5.2 功能材料修饰
    1.6 本论文的研究目的与研究内容
第二章 实验方法和设备
    2.1 实验试剂与仪器设备
    2.2 常用材料制备
        2.2.1 硫正极的制备
2S₆ 溶液的制备">        2.2.2 Li₂S₆ 溶液的制备
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射线衍射仪
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 氮气吸脱附测试
        2.3.5 X射线光电子能谱
    2.4 材料电化学性能测试
        2.4.1 电池装配
        2.4.2 电化学阻抗谱测试
        2.4.3 循环伏安测试
        2.4.4 恒电流充放电测试
第三章 二维氮化钼纳米片修饰隔膜
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 电化学表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氮化钼修饰隔膜的制备过程及分析
        3.3.2 氮化钼纳米片的结构及形貌分析
x/PP隔膜的形貌分析">        3.3.3 MoN_x/PP隔膜的形貌分析
x/PP隔膜的电化学性能研究">        3.3.4 MoN_x/PP隔膜的电化学性能研究
x/PP隔膜改善电化学性能的机理分析">        3.3.5 MoN_x/PP隔膜改善电化学性能的机理分析
    3.4 本章小结
第四章 钴氮共掺杂碳纳米纤维与rGO复合修饰隔膜
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 电化学表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Co-N-C纳米纤维的组成及结构分析
        4.3.2 Co-N-C纳米纤维吸附Li2Sn表征及机理分析
        4.3.3 Co-N-C/rGO/PP隔膜的形貌表征
        4.3.4 Co-N-C/rGO/PP隔膜的电化学性能研究
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：2951344