锂硫电池正/负极材料改性及结构设计研究

发布时间：2022-02-23 23:32

　　尽管锂离子电池在实际生活中被广泛应用,但其能量密度几乎已接近理论值的极限,无法满足当今人们对长循环、高容量储能装置的需求。锂硫电池因其高理论比容（1675 mAh/g）和能量密度（2600 mWh/g）,以及活性物质硫储量丰富、无毒低价,受到越来越多研究者们的青睐,成为极具应用前景的新一代二次电池。但其在商业化道路上,还面临一些问题:硫及其产物是电子和离子的绝缘体;反应前后活性材料体积变化大;中间产物易溶于电解液引发“穿梭效应”以及锂负极枝晶等。针对上述问题,本文系统地研究了锂硫电池的正/负极材料改性,设计复合材料夹层和隔膜构建新型电池结构,并开拓新型制备方法,采用物理气相沉积技术（电子束蒸发和磁控溅射）构筑复合材料。首先,深入探讨了微/介/大孔炭的孔特性与电化学性能的关系;再以优选多孔炭为基体,制备氧化铁/多孔炭复合材料对正极进行改性;然后,设计多孔炭纸/氧化铝复合材料夹层、氮化钛/微/介孔炭复合材料隔膜涂层,改变电池结构;最后,创新地在锂负极表面包覆金属铜膜,保护锂负极,抑制锂枝晶生长。本文主要研究工作和成果如下:分别以蔗糖、葡萄糖为炭源,纳米碳酸钙为模板,制备微/介/大孔炭材料。... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池简介
        1.2.1 锂硫电池工作机理
        1.2.2 锂硫电池面临的问题
        1.2.3 锂硫电池国内外研究进展
    1.3 锂硫电池正极材料研究进展
        1.3.1 硫/炭复合材料
        1.3.2 硫/金属化合物复合材料
        1.3.3 硫化锂正极材料
    1.4 锂硫电池功能性夹层/隔膜研究进展
        1.4.1 多功能夹层
        1.4.2 多功能隔膜
    1.5 锂硫电池负极研究进展
    1.6 本论文研究内容及创新点
第二章 微/介/大孔炭材料的孔特性与电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验主要材料和设备
        2.2.2 材料制备
        2.2.3 材料表征
        2.2.4 电化学性能测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 材料表征分析
        2.3.2 电化学性能
    2.4 本章小结
第三章 氧化铁/多孔炭/硫复合正极材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 电化学性能测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 材料表征分析
        3.3.2 电化学性能
    3.4 本章小结
第四章 多孔炭纸/氧化铝双面中间层的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 电化学性能测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 材料表征分析
        4.3.2 电化学性能
        4.3.3 材料功能验证
    4.4 本章小结
第五章 氮化钛协同微/介孔炭改性隔膜的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 电化学性能测试
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 材料表征分析
        5.3.2 电化学性能
        5.3.3 材料演变及作用机理
    5.4 本章小结
第六章 铜膜改性锂负极的制备及锂硫电池性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 材料制备
        6.2.2 材料表征
        6.2.3 电化学性能测试
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 材料表征分析
        6.3.2 电化学性能
    6.4 结论
第七章 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]高比能锂硫二次电池研究进展[J]. 吴奕环,乔志军.  能源与节能. 2016(03)
[2]Scientific and technological challenges toward application of lithium–sulfur batteries[J]. 殷雅侠,姚胡蓉,郭玉国.  Chinese Physics B. 2016(01)
[3]国外锂硫电池研究进展[J]. 贾旭平.  电源技术. 2014(09)
[4]苏州纳米所高倍率超长循环寿命锂硫电池研究获进展[J].   人工晶体学报. 2014(08)
[5]高比能锂硫电池关键材料的研究[J]. 王维坤,余仲宝,苑克国,王安邦,杨裕生.  化学进展. 2011(Z1)



本文编号：3641513