金属硫化物与石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究

发布时间：2021-10-31 08:04

　　锂离子电池由于具有能量密度高和循环寿命长等优势,成为目前最受欢迎的二次电池,广泛应用在便携式电子设备中。然而,随着电动汽车的不断发展,人们需要更高能量密度和倍率性能的锂离子电池以满足大规模储能体系的紧迫需求。石墨烯具有高导电性,大比表面积,良好的机械性能和化学稳定性,对锂离子电池电极材料的研究和应用显得尤为重要。再者,过渡金属硫化物具有较低的成本,丰富的储量和极好的理论容量吸引了显著的关注,但是其低的导电性,充放电过程中的体积膨胀而引起容量衰减和循环稳定性下降。为了解决这些问题,一种有效的方法是制备过渡金属硫化物与石墨烯的纳米复合材料。在过渡金属硫化物/石墨烯复合材料中,石墨烯作为一个缓冲和导电矩阵提高了复合材料的导电性,保持了结构的稳定性和有效地抑制了过渡金属硫化物的团聚,最终提高了复合材料的电化学储锂性能。本论文采用高温烧结法制备了金属硫化物与石墨烯的纳米复合材料。然后,采用物理化学表征方法研究此复合材料的结构、化学组成、形貌和储锂机理,还通过动力学分析讨论锂离子扩散速率和赝电容贡献。作为锂离子电池的负极材料,所制备的过渡金属硫化物/石墨烯纳米复合材料具有优异的储锂性能,具体的研究... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１截至２０４０年，（ａ）全球主要能源消费趋势和（ｂ，ｃ）所占比例??Ｆｉｇ．?１－１?（ａ）?Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｔｒｅｎｄｓ?ａｎｄ?（ｂ，?ｃ）?ｓｈａｒｅｓ?ｏｆ?ｇｌｏｂａｌ?ｐｒｉｍａｒｙ?ｅｎｅｒｇｙ?ｔｈｒｏｕｇｈ?２０４０??

袅蚧?镉胧?氐薷春喜牧系闹票讣捌浯⒀e性能研究??离子电池的结构示意如图１－２?（ｄ）所示。??ａ?Ｌｉｑｕｉｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｃ??－、??ｒ—＇—＾??Ｃｅｌｌ?ｃａｎ???－??■?一?ｉ?■?Ｉ?Ｃｅｌｌ?ｃａｎ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??（ａ）圆柱形锂离子电池?（ｃ）方形锂离子电池．．??Ａｌ?Ｍｅｓｈ??ｂ?ｄ?／??ＬｉｑｕｋＪ?？?ｖ’?＋ＰｌａｓｔｉｃｅｌＧ＾ｏｄｅ??ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（Ｃａｔｈｏｄｅ）??Ａ?Ｃａｒｂｏｎ?Ｐｌａｓｔｉｃ?ｅｌｅｃｌｒｏｌｙｔｎ??＋?＼?Ｌｉ＾＾Ｍｎ＾?０．５８?Ａｈ??＼?＜＞————??￣??Ｃｅｌｌ?ｃａｎ??（ｂ）扣式锂离子电池?（ｄ）聚合物锂离子电池??图丨－２不同类型的锂离子电池结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??锂离子电池的工作原理如图１－３所示，负极材料为石墨，负极集流体为铜箔，正极??材料为ＬｉＣ〇０２，正极集流体为铝箱，电解液用ＬｉＰＦ６的碳酸酯溶液，多孔性的聚烯烃为??隔膜，隔开正负极，防止电池短路。???ｙ?ｅ?？＿？??－?ｒ—，?＋??Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）?■?Ｌｉ?（ＬｉＣｏＧ２

袅蚧?镉胧?氐薷春喜牧系闹票讣捌浯⒀e性能研究??离子电池的结构示意如图１－２?（ｄ）所示。??ａ?Ｌｉｑｕｉｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｃ??－、??ｒ—＇—＾??Ｃｅｌｌ?ｃａｎ???－??■?一?ｉ?■?Ｉ?Ｃｅｌｌ?ｃａｎ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??（ａ）圆柱形锂离子电池?（ｃ）方形锂离子电池．．??Ａｌ?Ｍｅｓｈ??ｂ?ｄ?／??ＬｉｑｕｋＪ?？?ｖ’?＋ＰｌａｓｔｉｃｅｌＧ＾ｏｄｅ??ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（Ｃａｔｈｏｄｅ）??Ａ?Ｃａｒｂｏｎ?Ｐｌａｓｔｉｃ?ｅｌｅｃｌｒｏｌｙｔｎ??＋?＼?Ｌｉ＾＾Ｍｎ＾?０．５８?Ａｈ??＼?＜＞————??￣??Ｃｅｌｌ?ｃａｎ??（ｂ）扣式锂离子电池?（ｄ）聚合物锂离子电池??图丨－２不同类型的锂离子电池结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??锂离子电池的工作原理如图１－３所示，负极材料为石墨，负极集流体为铜箔，正极??材料为ＬｉＣ〇０２，正极集流体为铝箱，电解液用ＬｉＰＦ６的碳酸酯溶液，多孔性的聚烯烃为??隔膜，隔开正负极，防止电池短路。???ｙ?ｅ?？＿？??－?ｒ—，?＋??Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）?■?Ｌｉ?（ＬｉＣｏＧ２

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景[J]. 闻雷,陈静,罗洪泽,李峰.  科学通报. 2015(07)



本文编号：3467770