钴-钨金属碳化物的制备及其在锂-硫电池中的应用

发布时间：2021-07-14 22:06

　　近年来随着科技的发展,传统的锂离子电池已经不能满足现代用电设备,尤其是新一代新能源电动汽车对储能系统高能量密度和长使用寿命的需求。与传统的锂离子电池相比,锂-硫（Li-S）电池拥有超高的理论能量密度(2600 Wh Kg^-1),引起了研究人员的广泛关注。但是,Li-S电池系统中依然存在一些严重的问题,如硫单质的电子、离子绝缘性,硫基复合正极在充放电过程中发生的体积膨胀,多硫化锂中间体的溶解及穿梭等,限制了其发展。因此,本文以提高硫正极导电性,缓解体积膨胀以及抑制多硫化锂溶解穿梭为出发点,设计并制备出能够有效吸附固定多硫化锂的极性硫正极载体材料和修饰隔膜,改善Li-S电池面临的以上问题,从而全面提升其电化学性能,促进Li-S电池的推广应用。具体研究内容如下:（1）通过一步热解法制备W₂C@C材料,并将该材料与硫单质复合得到W₂C@C/S复合正极。该W₂C@C载体在一定程度上提升了硫正极的电化学性能。在0.1 A g^-1电流密度下,首次放电比容量为1000 mAh g^-1... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Li-S电池的结构示意图及充放电曲线

5图 1.2 硫基复合材料分类1. 硫-碳复合材料。在各种不同的载体材料中，碳材料具有导电性高、比表面积大、孔容丰富等特点，因此被人们广泛关注[26, 63]。2009 年 Nazar 及其团队取得了重大突破，成功的制备出了高度有序介孔碳-硫复合材料并用于 Li-S 电池正极[11]。此后，研究人员对不同的碳-硫复合材料进行大量的研究，并取得了不错的成果。碳载体材料主要有：多孔碳、石墨烯、碳纳米管（CNTs）、碳纳米纤维（CNFs）。（1）多孔碳多孔碳是一类具有多样性孔隙结构的非晶态碳材料，其石墨化程度相对较低，其独特的结构不仅能够提高复合材料的导电率、吸附溶解在正极区域电解液中的多硫化锂、减少硫的浸出，而且能够缓解硫正极在充放电过程发生的体积膨胀，因此成为最具实际应用前景的硫载体材料之一。根据材料的孔隙大小不同，多孔碳可以分为微孔碳、介孔碳和大孔碳。由于多孔碳具有多级的微观

第 3 章 碳化钨/硫复合材料的制备及其电化学性能研究为非晶型材料。图 3.1 b 为 W2C@C/S 复合材料的 XRD 图，图中纯硫的特征峰与JCPDS NO. 08-0247 标准卡片相复合。图 3.2 为 W2C@C 材料的拉曼谱图，图中出现在 1375 cm-1和 1588 cm-1处的特征峰，证明了 W2C@C 材料存在着碳成分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能锂硫电池研究进展[J]. 刘帅,姚路,章琴,李路路,胡南滔,魏良明,魏浩.  物理化学学报. 2017(12)
[2]锂离子电池硅基负极材料的研究进展[J]. 李瑞荣,王庆涛.  材料导报. 2014(09)
[3]中国新能源发展的战略思考[J]. 柳士双.  经济与管理. 2010(06)

博士论文
[1]锂硫电池正极材料设计及其电化学性能研究[D]. 姚岑.东北师范大学 2018
[2]锂硫电池正极材料及其结构设计的研究[D]. 王钊.东北师范大学 2018



本文编号：3284984