硫化聚丙烯腈复合材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-01-26 01:49
移动电子设备的普及以及电动汽车的快速发展,人们对高比能量、长寿命的锂二次电池的需求极为迫切。锂硫电池因其理论比能量高(2600 Wh kg-1)、活性物质硫来源广泛、成本低等特点受到研究者青睐。传统锂硫电池中由于活性物质硫为绝缘体以及充放电产物溶于醚类溶剂形成“穿梭效应”,导致活性物质利用率低和循环寿命短等问题。近年来,研究人员发现小分子硫和有机硫化物体系与商业碳酸酯类体系匹配,表现优异的电化学性能。在众多有机硫化物体系中,硫化聚丙烯腈复合材料（S-PAN）因其材料来源广泛、价格低廉受到人们的关注。基于此,本论文以硫化聚丙烯腈复合材料为研究对象,优化材料制备工艺、探讨了不同分子量聚丙烯腈对硫化聚丙烯腈的电化学性能的影响;同时基于优化的硫化聚丙烯腈复合材料,研究不同集流体对电池电化学性能的影响,主要研究内容如下:（1）基于不同分子量的商业化聚丙烯腈（分子量:5W和15W）为原料,研究热处理工艺对硫化聚丙烯腈复合材料的电化学性能影响,优化其制备工艺。研究结果表明,热处理温度为350℃时,制备的硫化聚丙烯腈复合材料表现优异的电化学性能。同时,相比于低分子量（5W）聚丙烯...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂硫电池在醚类电解液中电化学原理示意图
江苏大学硕士学位论文锂硫电池在醚类电解液中典型充电/放电电压平台曲线如图 1.2 所示[20]，池在放电过程中会出现两个电压平台，其中 2.3V 左右的电压平台对应于 化为 Li2S4的过程，2.1 V 左右的电压平台对应于 Li2S4转化为 Li2S 的过。
图 1.3 S/HPC 复合材料在不同电流密度下的循环性能[40]cling curves of the sulfur/HPC composite at different currenthang[41]研究团队基于蔗糖碳化工艺制备高比表面碳球直径约 200nm-300nm，比表面积为 843.5m球具有较窄的孔径分布，孔径约 0.7nm。基于硫极材料，循环性能如图 1.4（a）所示，电流密度 4为 1180mAhg-1，500 周循环后仍有 662mAhg-1率性能，如图 1.4（b）所示，电流密度为 1200 mAh g-1。该复合电极材料优异的电化学性能归因构中的均匀分散，同时该多级孔结构碳具有良好环稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高过滤性纳米纤维素/聚丙烯腈复合空气滤膜制备研究[J]. 任素霞,董莉莉,张修强,杨树华,李自杰,雷廷宙. 河南科学. 2019(03)
[2]高安全锂硫电池电解液研究进展[J]. 杨慧军,傅璟,陈加航,郭城,郭瑞,解晶莹,王久林. 储能科学与技术. 2018(06)
[3]锂硫电池硫正极材料研究进展[J]. 陈子冲,方如意,梁初,甘永平,张文魁. 材料导报. 2018(09)
[4]泡沫镍作集流体对锂硫电池性能的影响[J]. 张芳芳,周利,徐洪峰,邵志刚. 电源技术. 2016(03)
[5]集流体对锂离子动力电池性能影响研究[J]. 陈萍,姚汪兵,周元,王晨旭. 电源技术. 2015(05)
[6]正极集流体对可充镁电池电化学性能的影响[J]. 苏硕剑,努丽燕娜,非路热·吐尔逊,杨军,王久林. 物理化学学报. 2015(01)
[7]锂硫电池正极材料:硫化聚丙烯腈[J]. 赵鹏,王莉,李建军,高剑,姜长印,万春荣,何向明. 新材料产业. 2012(08)
[8]不同分子量聚丙烯腈的制备及其高压静电纺丝研究[J]. 余阳,陈泉源,周美华. 高分子通报. 2012(02)
[9]多硫化碳炔作为锂二次电池正极材料的研究[J]. 蔡迎军,王维坤,赵景茂,余仲宝,王安邦. 化工科技. 2008(03)
[10]锂离子电池电解液用碳酸酯的电化学行为[J]. 许梦清,左晓希,李伟善,刘建生,袁中直. 电池工业. 2005(05)
博士论文
[1]硫化聚丙烯腈类正极材料的制备及储锂机制研究[D]. 刘永刚.北京科技大学 2018
[2]锂硫电池多孔金属基正极材料的制备及电化学性能研究[D]. 成娟娟.湘潭大学 2015
硕士论文
[1]聚苯胺包覆改性硅纳米粒子的制备及其电化学性能研究[D]. 杨昱霖.大连理工大学 2018
[2]三氟乙基碳酸酯的合成及其在锂离子电池中的应用[D]. 路高山.广东工业大学 2015
[3]碳纤维用PAN聚合物的水相合成与结构性能研究[D]. 王晓红.宁波大学 2015
[4]Li1+XAlXTi2-X（PO4）3的制备及其复合PEO聚合物电解质的研究[D]. 户赫龙.郑州大学 2009
[5]锂离子电池正极材料的研究[D]. 张敬华.中国地质科学院 2005
本文编号：3000266
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂硫电池在醚类电解液中电化学原理示意图
江苏大学硕士学位论文锂硫电池在醚类电解液中典型充电/放电电压平台曲线如图 1.2 所示[20]，池在放电过程中会出现两个电压平台，其中 2.3V 左右的电压平台对应于 化为 Li2S4的过程，2.1 V 左右的电压平台对应于 Li2S4转化为 Li2S 的过。
图 1.3 S/HPC 复合材料在不同电流密度下的循环性能[40]cling curves of the sulfur/HPC composite at different currenthang[41]研究团队基于蔗糖碳化工艺制备高比表面碳球直径约 200nm-300nm，比表面积为 843.5m球具有较窄的孔径分布，孔径约 0.7nm。基于硫极材料，循环性能如图 1.4（a）所示，电流密度 4为 1180mAhg-1，500 周循环后仍有 662mAhg-1率性能，如图 1.4（b）所示，电流密度为 1200 mAh g-1。该复合电极材料优异的电化学性能归因构中的均匀分散，同时该多级孔结构碳具有良好环稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高过滤性纳米纤维素/聚丙烯腈复合空气滤膜制备研究[J]. 任素霞,董莉莉,张修强,杨树华,李自杰,雷廷宙. 河南科学. 2019(03)
[2]高安全锂硫电池电解液研究进展[J]. 杨慧军,傅璟,陈加航,郭城,郭瑞,解晶莹,王久林. 储能科学与技术. 2018(06)
[3]锂硫电池硫正极材料研究进展[J]. 陈子冲,方如意,梁初,甘永平,张文魁. 材料导报. 2018(09)
[4]泡沫镍作集流体对锂硫电池性能的影响[J]. 张芳芳,周利,徐洪峰,邵志刚. 电源技术. 2016(03)
[5]集流体对锂离子动力电池性能影响研究[J]. 陈萍,姚汪兵,周元,王晨旭. 电源技术. 2015(05)
[6]正极集流体对可充镁电池电化学性能的影响[J]. 苏硕剑,努丽燕娜,非路热·吐尔逊,杨军,王久林. 物理化学学报. 2015(01)
[7]锂硫电池正极材料:硫化聚丙烯腈[J]. 赵鹏,王莉,李建军,高剑,姜长印,万春荣,何向明. 新材料产业. 2012(08)
[8]不同分子量聚丙烯腈的制备及其高压静电纺丝研究[J]. 余阳,陈泉源,周美华. 高分子通报. 2012(02)
[9]多硫化碳炔作为锂二次电池正极材料的研究[J]. 蔡迎军,王维坤,赵景茂,余仲宝,王安邦. 化工科技. 2008(03)
[10]锂离子电池电解液用碳酸酯的电化学行为[J]. 许梦清,左晓希,李伟善,刘建生,袁中直. 电池工业. 2005(05)
博士论文
[1]硫化聚丙烯腈类正极材料的制备及储锂机制研究[D]. 刘永刚.北京科技大学 2018
[2]锂硫电池多孔金属基正极材料的制备及电化学性能研究[D]. 成娟娟.湘潭大学 2015
硕士论文
[1]聚苯胺包覆改性硅纳米粒子的制备及其电化学性能研究[D]. 杨昱霖.大连理工大学 2018
[2]三氟乙基碳酸酯的合成及其在锂离子电池中的应用[D]. 路高山.广东工业大学 2015
[3]碳纤维用PAN聚合物的水相合成与结构性能研究[D]. 王晓红.宁波大学 2015
[4]Li1+XAlXTi2-X（PO4）3的制备及其复合PEO聚合物电解质的研究[D]. 户赫龙.郑州大学 2009
[5]锂离子电池正极材料的研究[D]. 张敬华.中国地质科学院 2005
本文编号：3000266
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