碳纳米管/硫复合正极材料微观反应界面的构筑与调控
发布时间：2021-07-15 10:12
在新能源的格局下,基于锂离子动力电池的电动汽车（EV）已成为全球下一代汽车的主要发展方向之一。然而,以钴酸锂和磷酸铁锂为正极的锂离子电池面临着实际能量密度较低、电池管理系统极为复杂和续驶里程不足等问题,迫切需要突破已有锂离子电池技术的瓶颈,开发出能量密度更高、循环寿命长、倍率性能优越且成本低的新型动力电池体系。锂硫电池的理论比容量高,活性物质硫储量丰富、价格低廉、安全低毒,被广泛认为是最具发展前景的下一代动力电池体系之一。然而,硫正极存在的问题是制约锂硫电池实用化的关键技术障碍:中间产物多硫化锂溶解于电解液形成的“穿梭效应”以及“硫-（多）硫化物”转变过程中发生显著的体积变化,严重影响了正极的结构和循环稳定性;尽管在正极中引入多孔碳材料可以提高导电性,但高倍率下活性物质利用率低的问题仍未解决。因此,如何在充分发挥锂硫电池高能量密度优势的同时,进一步实现良好的循环性能和高倍率性能是当前电化学储能领域的研究热点之一。将硫封装于碳材料的内部可以使正极结构稳定,但要降低多硫化物的溶解概率,就必须充分减少其与电解液的接触界面;而良好的倍率性能,则要求正极不仅具有优良的电子导电性,还要保证硫与电解...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型的锂硫电池充放电曲线
中国地质大学博士学位论文 些溶剂难以进入微孔中，微孔中的多硫化物与去溶剂化的锂离子会进行“准固态反应，这不仅延缓了多硫化锂的锂化使放电电压降低，而且防止了易溶的长链多化物的生成，保证了电池循环寿命（图 1-2）。但是微孔的比孔容小不能存储大量硫且会导致工作电压下降，牺牲了电池的能量密度[23]。因此，同时具有微、介孔构的碳材料才能使锂硫电池具有更好的电化学性能。
.03%[211]；以及 Nazar 课题组[212]以吡啶 N 含量高达 5为导电基底制备的高面密度的硫正极，以 0.5C 循环 1500 次的长循环，每圈放电比容量仅衰减 0.04%。因极的循环性能，而 Xu 等人[211]发现 N 掺杂量过高，会 N 掺杂提高锂硫电池循环寿命的原理，研究者们进行面的探索。尽管 N 在碳材料中可能的存在多种形式的>N-、=N-、>N+<和-N=O 等，但是在后续加热-熔融制分容易分解、-N=O 会被 C 还原、而-CN 则会转化成更1]。根据高分辨 XPS 分析结合能在 398~404 eV 的吸收在形式主要有三种，分别是吡啶 N，吡咯 N 和四级 Ninitio 计算发现[209, 212]，吡啶 N 和吡咯 N 中含有强孤对以有效地吸附正电性的 Li+，形成 LiSxLi+···N 从而对多，在保证导电性的前提下，获得高含量的吡咯、吡啶最大限度的提高碳/硫复合材料的稳定循环。
【参考文献】：
期刊论文
[1]规模化分布式储能的关键应用技术研究综述[J]. 李建林,马会萌,袁晓冬,王展,葛乐. 电网技术. 2017(10)
[2]电池储能系统运行控制与应用方法综述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠东. 电网技术. 2017(10)
[3]储能技术领域发表文章和专利概览综述[J]. 王朔,周格,禹习谦,李泓. 储能科学与技术. 2017(04)
[4]Search for better materials for rechargeable electric energy storage[J]. Guozhong Cao. National Science Review. 2017(01)
[5]Progress and directions in low-cost redox-flow batteries for large-scale energy storage[J]. Bin Li,Jun Liu. National Science Review. 2017(01)
[6]风光电站储能电池研究综述[J]. 苏荻,邹黎,韩冬冬,吕晓丽,邹雪. 电测与仪表. 2017(01)
[7]电动汽车电池技术发展综述[J]. 刘烨,郑燕萍,孙伟明,朱静. 机械制造与自动化. 2016(04)
[8]储能技术发展综述[J]. 李佳琦. 电子测试. 2015(18)
[9]CeO2纳米晶的添加对锂硫电池电化学性能的影响[J]. 马国强,温兆银,王清松,靳俊,吴相伟,张敬超. 无机材料学报. 2015(09)
[10]电动汽车用动力锂离子电池寿命问题研究综述[J]. 戴海峰,周艳新,顾伟军,魏学哲,孙泽昌. 电源技术. 2014(10)
本文编号：3285506
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型的锂硫电池充放电曲线
中国地质大学博士学位论文 些溶剂难以进入微孔中，微孔中的多硫化物与去溶剂化的锂离子会进行“准固态反应，这不仅延缓了多硫化锂的锂化使放电电压降低，而且防止了易溶的长链多化物的生成，保证了电池循环寿命（图 1-2）。但是微孔的比孔容小不能存储大量硫且会导致工作电压下降，牺牲了电池的能量密度[23]。因此，同时具有微、介孔构的碳材料才能使锂硫电池具有更好的电化学性能。
.03%[211]；以及 Nazar 课题组[212]以吡啶 N 含量高达 5为导电基底制备的高面密度的硫正极，以 0.5C 循环 1500 次的长循环，每圈放电比容量仅衰减 0.04%。因极的循环性能，而 Xu 等人[211]发现 N 掺杂量过高，会 N 掺杂提高锂硫电池循环寿命的原理，研究者们进行面的探索。尽管 N 在碳材料中可能的存在多种形式的>N-、=N-、>N+<和-N=O 等，但是在后续加热-熔融制分容易分解、-N=O 会被 C 还原、而-CN 则会转化成更1]。根据高分辨 XPS 分析结合能在 398~404 eV 的吸收在形式主要有三种，分别是吡啶 N，吡咯 N 和四级 Ninitio 计算发现[209, 212]，吡啶 N 和吡咯 N 中含有强孤对以有效地吸附正电性的 Li+，形成 LiSxLi+···N 从而对多，在保证导电性的前提下，获得高含量的吡咯、吡啶最大限度的提高碳/硫复合材料的稳定循环。
【参考文献】：
期刊论文
[1]规模化分布式储能的关键应用技术研究综述[J]. 李建林,马会萌,袁晓冬,王展,葛乐. 电网技术. 2017(10)
[2]电池储能系统运行控制与应用方法综述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠东. 电网技术. 2017(10)
[3]储能技术领域发表文章和专利概览综述[J]. 王朔,周格,禹习谦,李泓. 储能科学与技术. 2017(04)
[4]Search for better materials for rechargeable electric energy storage[J]. Guozhong Cao. National Science Review. 2017(01)
[5]Progress and directions in low-cost redox-flow batteries for large-scale energy storage[J]. Bin Li,Jun Liu. National Science Review. 2017(01)
[6]风光电站储能电池研究综述[J]. 苏荻,邹黎,韩冬冬,吕晓丽,邹雪. 电测与仪表. 2017(01)
[7]电动汽车电池技术发展综述[J]. 刘烨,郑燕萍,孙伟明,朱静. 机械制造与自动化. 2016(04)
[8]储能技术发展综述[J]. 李佳琦. 电子测试. 2015(18)
[9]CeO2纳米晶的添加对锂硫电池电化学性能的影响[J]. 马国强,温兆银,王清松,靳俊,吴相伟,张敬超. 无机材料学报. 2015(09)
[10]电动汽车用动力锂离子电池寿命问题研究综述[J]. 戴海峰,周艳新,顾伟军,魏学哲,孙泽昌. 电源技术. 2014(10)
本文编号：3285506
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