高稳定性、高容量锂硫电池的研究
发布时间：2021-06-13 20:28
锂硫电池的理论比容量为1675 mAhg-1,由于其较高的能量密度2500Wh/kg,远高于商业化的锂离子电池,同时硫具有储量丰富、价格低廉、环境友好等优点,因此锂硫电池成为下一代高能量锂电池的候选。但是锂硫电池还存在硫的导电性差、“穿梭效应”、体积膨胀效应、“双低”问题等缺点而阻碍了其商业化应用。首先,针对锂硫电池中的中间产物的溶出及“穿梭效应”问题,本文提出在商业化Celgard隔膜上涂覆Li+-Nafion（锂离子化全氟磺酸树脂）和聚氧化乙烯（PEO）共混树脂得到复合隔膜（NP/Celgard）。由于传统的Celgard膜吸收电解液能力弱,锂离子传导阻抗较大,而NP/Celgard中的PEO吸收电解液能力较强,可以降低电化学反应中的电荷转移阻抗,有利于高倍率充放电。当Li+-Nafion和PEO共混树脂中添加导电剂Super P,并涂敷于Celgard隔膜,得到夹层隔膜SNP/Celgard。由于PEO和Super P具有很好的吸液能力,有效降低正极材料与隔膜之间的界面阻抗,同时还可以进一步提高电子和离子传导、降低电荷转移阻抗,由此获得高容量及优异的高倍率充放电性能。其中,将正极...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 锂硫电池工作原理
1.2.2 锂硫电池存在的问题
1.3 锂硫电池研究现状
1.3.1 含硫正极材料研究进展
1.3.2 功能性中间层的研究进展
1.3.3 电解液的优化
1.4 锂硫电池应用研究进展
1.5 本课题研究目的与内容
2. 实验方法
2.1 实验原料
2.2 材料的制备
2.2.1 大孔碳(MPC)的制备
2.2.2 硫碳复合材料(S/MPC)的制备
2.2.3 Li~+-Nafion的制备
2.2.4 聚硫化锂(Li_2S_x)溶液的制备
2.3 材料表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 环境扫描电子显微镜
2.3.3 高分辨透射电子显微镜
2.3.4 热重分析
2.3.5 X射线光电子能谱
2.3.6 比表面积测试
2.4 电化学性能测试
2.4.1 恒流充放电测试
2.4.2 循环伏安法
2.4.3 交流阻抗谱测试
3. 多功能隔膜中间层对锂硫电池性能的影响
3.1 引言
3.2 材料的制备及电池的组装
3.2.1 多功能层状隔膜的制备
3.2.2 扣式电池的组装
3.2.3 物理及电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 XRD
3.3.2 TG
3.3.3 复合隔膜的形貌分析
3.3.4 不同隔膜的电化学性能
3.3.5 SNP/Celgard隔膜中不同含量的Super P
3.3.6 不同载量及载硫量的正极
3.3.7 正极材料的形貌分析
3.3.8 EDX
3.5 本章小结
4. 钻酸锂添加荆对锂硫电池性能的影响
4.1 引言
4.2 扣式电池的组装及结构表征
4.2.1 电池的组装
4.2.2 表征
4.3 材料的电化学性能
4.4 添加剂粒径和含量对循环性能的影响
4.5 本章小结
5. 商容量软包装锂硫电池的制备
5.1 引言
5.2 电池的组装
5.2.1 扣式电池的组装
5.2.2 软包装电池的组装
5.3 扣式电池性能
5.4 软包装电池性能
5.5 本章小结
6. 结论与展望
6.1 本文结论
6.2 本文存在的不足和展望
参考文献
作者简介及攻读硕士学位期间所取得的科巧成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外锂硫电池研究进展[J]. 贾旭平. 电源技术. 2014(09)
[2]高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 梁宵,温兆银,刘宇. 化学进展. 2011(Z1)
博士论文
[1]网络结构碳/硫复合材料的制备及其在锂硫电池中的电化学性能研究[D]. 苗力孝.北京理工大学 2014
[2]高容量锂二次电池关键材料及储锂性能研究[D]. 何敏.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]甲醇电化学氧化催化剂的研究[D]. 卜兴军.浙江大学 2015
[2]锂硫电池碳—硫复合材料中碳载体的杂化纳米结构设计和氮掺杂改性研究[D]. 谢静.中南大学 2014
[3]二氧化钛材料电化学嵌脱锂行为研究[D]. 唐莎莎.浙江大学 2014
[4]锂硫电池硫/碳复合正极材料的制备及其电化学性能[D]. 崔晓兰.天津大学 2013
[5]过渡金属修饰二氧化钛光催化的研究[D]. 马士良.浙江大学 2013
[6]锂硫二次电池水性粘结剂[D]. 姚真东.上海交通大学 2012
[7]直接肼燃料电池的研究[D]. 劳绍江.浙江大学 2010
[8]新型聚合物锂离子电池的研制[D]. 高飞.天津大学 2005
本文编号：3228277
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 锂硫电池工作原理
1.2.2 锂硫电池存在的问题
1.3 锂硫电池研究现状
1.3.1 含硫正极材料研究进展
1.3.2 功能性中间层的研究进展
1.3.3 电解液的优化
1.4 锂硫电池应用研究进展
1.5 本课题研究目的与内容
2. 实验方法
2.1 实验原料
2.2 材料的制备
2.2.1 大孔碳(MPC)的制备
2.2.2 硫碳复合材料(S/MPC)的制备
2.2.3 Li~+-Nafion的制备
2.2.4 聚硫化锂(Li_2S_x)溶液的制备
2.3 材料表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 环境扫描电子显微镜
2.3.3 高分辨透射电子显微镜
2.3.4 热重分析
2.3.5 X射线光电子能谱
2.3.6 比表面积测试
2.4 电化学性能测试
2.4.1 恒流充放电测试
2.4.2 循环伏安法
2.4.3 交流阻抗谱测试
3. 多功能隔膜中间层对锂硫电池性能的影响
3.1 引言
3.2 材料的制备及电池的组装
3.2.1 多功能层状隔膜的制备
3.2.2 扣式电池的组装
3.2.3 物理及电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 XRD
3.3.2 TG
3.3.3 复合隔膜的形貌分析
3.3.4 不同隔膜的电化学性能
3.3.5 SNP/Celgard隔膜中不同含量的Super P
3.3.6 不同载量及载硫量的正极
3.3.7 正极材料的形貌分析
3.3.8 EDX
3.5 本章小结
4. 钻酸锂添加荆对锂硫电池性能的影响
4.1 引言
4.2 扣式电池的组装及结构表征
4.2.1 电池的组装
4.2.2 表征
4.3 材料的电化学性能
4.4 添加剂粒径和含量对循环性能的影响
4.5 本章小结
5. 商容量软包装锂硫电池的制备
5.1 引言
5.2 电池的组装
5.2.1 扣式电池的组装
5.2.2 软包装电池的组装
5.3 扣式电池性能
5.4 软包装电池性能
5.5 本章小结
6. 结论与展望
6.1 本文结论
6.2 本文存在的不足和展望
参考文献
作者简介及攻读硕士学位期间所取得的科巧成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外锂硫电池研究进展[J]. 贾旭平. 电源技术. 2014(09)
[2]高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 梁宵,温兆银,刘宇. 化学进展. 2011(Z1)
博士论文
[1]网络结构碳/硫复合材料的制备及其在锂硫电池中的电化学性能研究[D]. 苗力孝.北京理工大学 2014
[2]高容量锂二次电池关键材料及储锂性能研究[D]. 何敏.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]甲醇电化学氧化催化剂的研究[D]. 卜兴军.浙江大学 2015
[2]锂硫电池碳—硫复合材料中碳载体的杂化纳米结构设计和氮掺杂改性研究[D]. 谢静.中南大学 2014
[3]二氧化钛材料电化学嵌脱锂行为研究[D]. 唐莎莎.浙江大学 2014
[4]锂硫电池硫/碳复合正极材料的制备及其电化学性能[D]. 崔晓兰.天津大学 2013
[5]过渡金属修饰二氧化钛光催化的研究[D]. 马士良.浙江大学 2013
[6]锂硫二次电池水性粘结剂[D]. 姚真东.上海交通大学 2012
[7]直接肼燃料电池的研究[D]. 劳绍江.浙江大学 2010
[8]新型聚合物锂离子电池的研制[D]. 高飞.天津大学 2005
本文编号：3228277
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3228277.html
