聚苯胺锂硫电池正极材料的制备与性能研究

发布时间：2022-02-18 21:10

　　锂硫电池是一类以硫为正极、金属锂为负极的二次电池。由于单质硫的理论比容量高达1675 mAh/g,金属锂的理论比容量为3860 mAh/g,因此锂硫电池的理论能量密度可达2600 Wh/kg,再加上硫的储量丰富、价格低廉,使得锂硫电池成为倍受关注的一类二次电池。但锂硫电池面临单质硫与硫化锂的高绝缘性、充放电过程中较大的体积变化、充放电中间产物多硫化物溶解扩散导致的“穿梭效应”、锂硫电池低温性能较差等难题,阻碍了锂硫电池的商业化进程。解决上述难题的思路之一是通过合理设计正极材料来提升电池的整体性能,而聚苯胺在锂硫电池领域具有较大的应用潜力。因为它不仅能作为导电材料提升正极材料的导电性,且聚苯胺分子链上带有孤对电子的氮原子能够吸附中间产物Li2Sn,有可能提升正极活性物质的利用率。本论文从聚苯胺锂硫电池正极材料的设计与制备出发,合成了聚苯胺/硫/碳复合正极材料以改善锂硫电池的容量与循环稳定性。另外,我们发现通过合理设计电荷转移中间体加速被聚苯胺束缚在正极材料内部的多硫化物的平衡过程,能够改善锂硫电池低温性能。本论文取得的主要结果如下:1.设计并合成了低含量聚苯胺包覆硫碳复合正极材料,此复合... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 研究背景
    1.1 锂硫电池及其研究进展
        1.1.1 锂硫电池充放电机理
        1.1.2 影响正极材料的主要因素
        1.1.3 锂硫电池研究方向
    1.2 聚苯胺概述
        1.2.1 聚苯胺的结构与性质
        1.2.2 聚苯胺在锂硫电池中的应用
    1.3 本论文的研究思路
第2章 实验部分
    2.1 实验所用的主要试剂及厂家
    2.2 锂硫电池正极的制备
        2.2.1 基于低含量聚苯胺涂层复合材料的制备
        2.2.2 二次涂覆聚苯胺复合材料的制备
        2.2.3 聚苯胺锂硫电池低温性能实验
    2.3 锂硫电池的制备
        2.3.1 电解液的配制
        2.3.2 电池的组装
    2.4 仪器与测试
第3章 低含量聚苯胺包覆硫碳纳米复合材料
    3.1 前言
    3.2 低含量聚苯胺包覆硫碳纳米复合材料的设计
    3.3 聚苯胺涂层含量模型的建立
    3.4 低含量聚苯胺包覆硫碳纳米复合材料的表征
    3.5 电化学性能测试
    3.6 小结
第4章 二次涂覆聚苯胺复合材料
    4.1 前言
    4.2 二次涂覆聚苯胺/硫碳复合材料的设计
    4.3 二次涂覆聚苯胺/硫碳复合材料的表征
    4.4 电化学性能测试
    4.5 小结
第5章 聚苯胺锂硫电池低温性能的改进
    5.1 前言
    5.2 实验设计
    5.3 结果与讨论
    5.4 小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Housing Sulfur in Polymer Composite Frameworks for Li–S Batteries[J]. Luke Hencz,Hao Chen,Han Yeu Ling,Yazhou Wang,Chao Lai,Huijun Zhao,Shanqing Zhang.  Nano-Micro Letters. 2019(01)



本文编号：3631558