基于LiFePO 4 和VO 2 高氧化还原电位催化效应的载硫复合材料研究

发布时间：2021-11-04 04:32

　　锂硫电池体系由于具有能量密度高、成本低、环境友好等优势,被认为是未来最具研究价值和应用前景的电池体系之一。但硫正极存在的导电性差、体积变化大和穿梭效应等缺点严重阻碍了锂硫电池体系的商业化应用进程。本研究基于磷酸铁锂和二氧化钒高氧化还原电位的催化效应构筑了多孔石墨烯/磷酸铁锂/硫（HG/LFP/S）和多孔石墨烯/二氧化钒/硫（HG/VO₂/S）两类载硫复合材料,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等方法对各复合材料的结构与物理性质进行了表征;通过恒流充放电测试等方法对材料的电化学性能进行了测试;通过硫化锂沉积实验、多硫化物吸附实验、对称电池测试和穿梭电流测试等实验,结合理论计算对材料的储能机理进行了研究。本研究有助于对多硫化物催化转化机理的深入理解,对于今后载硫复合材料的设计具有一定的借鉴意义。通过静电吸附和高温处理相结合的方法制备了HG/LFP载硫基体材料,经过硫浸渍和热处理后,得到具备卵壳结构的HG/LFP/S载硫复合材料。材料中的HG组分可以有效抑制LFP微球的团聚现象,增强LFP与多硫化物的接触面积,并物理吸附多硫化物,从一定程度上抑制穿梭效... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同二次电池体系的质量能量密度和体积能量密度对比

图 2-1(b)则给出了锂硫电池典型的充放电曲线[18]。与锂离子电池中锂离子嵌入/脱嵌的机理不同，锂硫电池的能量转换是通过单质硫与锂之间的电化学反应来实现的[19]，其反应方程式(如式(1-2)-(1-4)所示)为：负极：16Li 16Li++16e-(1-2)正极：S8+16Li++16e- 8Li2S (1-3)总反应：S8+16Li 8Li2S (1-4)

王春生课题组[28]利用无序碳纳米管通过浸渍的方法制备了管复合材料(SDCNTs)，其微观形貌如图 1-4(a)所示。碳纳米管中效避免多硫化物的溶解，所获得的 SDCNTs 正极材料具备良好。另外，文章作者通过对不同温度下热处理获得的 SDCNTs 材测试提出了热处理诱导的硫在碳骨架中的稳定机制(见图 1-4(b)

【参考文献】：
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本文编号：3475009