金属硫/氧化合物修饰锂硫电池隔膜及其电化学性能研究
发布时间：2022-10-09 16:02
在先进的电化学储能装置中,锂硫电池（Lithium-sulfur battery,LSB）由于高理论比容量(1675 m Ah g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1),硫正极的极低成本和无毒性等优势使其成为极具潜力的候选技术之一。尽管具有良好的潜能,但由于硫的利用率低以及溶解的多硫化锂（Li2Sn,n=4～8）的穿梭,LSB发展到商业化应用还有一段距离。隔膜是LSB的重要组成部分,因其大量的孔径比Li2Sn的尺寸大得多,商业聚烯烃隔膜不能完全抑制Li2Sn在LSB中的穿梭效应,为了解决这个问题,对聚烯烃隔膜进行功能材料修饰是简单且有效的策略。除了能够抑制穿梭效应,功能材料应具备一定的导电性、催化活性以解决LSB硫利用率低的问题。因此,在本工作中,我们对LSB隔膜的修饰层进行了多功能设计。多功能的修饰层既保证了电池较高的能量密度,又全面提升了电池的性能。在本论文中主要包含三部分工作内容,分别选择了TiO、ZnS和SnS作为隔膜上的吸附剂,三者均有不饱和金属中心和阴离子空位...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 硫正极
1.2.2 锂负极
1.2.3 电解液
1.2.4 隔膜
1.3 锂硫电池存在的问题
1.3.1 硫利用率低
1.3.2 体积膨胀
1.3.3 穿梭效应
1.3.4 金属锂负极
1.4 抑制穿梭效应的主要方法
1.5 隔膜的优化
1.5.1 物理屏障
1.5.2 化学作用
1.6 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验试剂
2.2 常用材料制备
2.2.1 硫正极的制备
2.2.2 Li_2S_6溶液的制备
2.2.3 Li_2S_8溶液的制备
2.2.4 Li_2S_4溶液的制备
2.3 材料表征
2.3.1 X射线衍射仪(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能量散射X射线谱仪(EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)
2.3.4 拉曼光谱(Raman spectra)
2.3.5 热分析
2.3.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4 材料电化学性能测试
2.4.1 电池装配
2.4.2 电化学阻抗谱测试
2.4.3 循环伏安测试
2.4.4 恒电流充放电测试
第三章 一氧化钛纳米颗粒修饰隔膜
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 电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 一氧化钛修饰隔膜的制备过程及分析
3.3.2 TiO/MWCNTs隔膜的结构与形貌分析
3.3.3 TiO/MWCNTs隔膜的电化学性能研究
3.4 本章小结
参考文献
第四章 硫化锌纳米颗粒复合碳纳米片骨架修饰隔膜
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 电化学表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 硫化锌修饰隔膜的制备过程及分析
4.3.2 ZnS/NCNS隔膜的形貌与结构分析
4.3.3 ZnS/NCNS隔膜的电化学性能研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 硫化亚锡纳米片复合多孔碳纳米片修饰隔膜
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 电化学表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 硫化亚锡修饰隔膜的制备过程及分析
5.3.2 SnS/PCNS隔膜的形貌与结构分析
5.3.3 SnS/PCNS隔膜的电化学性能研究
5.4 本章小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 前景与展望
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advanced chemical strategies for lithium-sulfur batteries: A review[J]. Xiaojing Fan,Wenwei Sun,Fancheng Meng,Aiming Xing,Jiehua Liu. Green Energy ＆ Environment. 2018(01)
本文编号：3688939
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池简介
1.2.1 硫正极
1.2.2 锂负极
1.2.3 电解液
1.2.4 隔膜
1.3 锂硫电池存在的问题
1.3.1 硫利用率低
1.3.2 体积膨胀
1.3.3 穿梭效应
1.3.4 金属锂负极
1.4 抑制穿梭效应的主要方法
1.5 隔膜的优化
1.5.1 物理屏障
1.5.2 化学作用
1.6 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验试剂
2.2 常用材料制备
2.2.1 硫正极的制备
2.2.2 Li_2S_6溶液的制备
2.2.3 Li_2S_8溶液的制备
2.2.4 Li_2S_4溶液的制备
2.3 材料表征
2.3.1 X射线衍射仪(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能量散射X射线谱仪(EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)
2.3.4 拉曼光谱(Raman spectra)
2.3.5 热分析
2.3.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4 材料电化学性能测试
2.4.1 电池装配
2.4.2 电化学阻抗谱测试
2.4.3 循环伏安测试
2.4.4 恒电流充放电测试
第三章 一氧化钛纳米颗粒修饰隔膜
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 电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 一氧化钛修饰隔膜的制备过程及分析
3.3.2 TiO/MWCNTs隔膜的结构与形貌分析
3.3.3 TiO/MWCNTs隔膜的电化学性能研究
3.4 本章小结
参考文献
第四章 硫化锌纳米颗粒复合碳纳米片骨架修饰隔膜
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 电化学表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 硫化锌修饰隔膜的制备过程及分析
4.3.2 ZnS/NCNS隔膜的形貌与结构分析
4.3.3 ZnS/NCNS隔膜的电化学性能研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 硫化亚锡纳米片复合多孔碳纳米片修饰隔膜
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 电化学表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 硫化亚锡修饰隔膜的制备过程及分析
5.3.2 SnS/PCNS隔膜的形貌与结构分析
5.3.3 SnS/PCNS隔膜的电化学性能研究
5.4 本章小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 前景与展望
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advanced chemical strategies for lithium-sulfur batteries: A review[J]. Xiaojing Fan,Wenwei Sun,Fancheng Meng,Aiming Xing,Jiehua Liu. Green Energy ＆ Environment. 2018(01)
本文编号：3688939
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3688939.html
