磷掺杂碳在硫、硒基电池中的研究

发布时间：2022-11-05 10:42

　　随着能源需求量的增加,人们对环境保护意识的提高,低能量密度的铅酸电池以及传统锂离子电池已不能满足人类的需求。因此,急需研究和开发新的高能量存储体系。由于硫的高理论比容量以及硒的高导电率,硫、硒基锂二次电池脱颖而出。但是无论是锂硫电池、锂硒电池还是硫化硒电池在充放电过程中都会面临体积膨胀和充放电过程中多硫/硒化锂溶解在电解液中的“穿梭效应”带来的容量衰减快、库仑效率低等问题。本研究首先将制备的磷掺杂多孔碳（P-C）作为硫和硒的载体应用于正极改性,并在普通隔膜表面涂覆P-C,制备P-C涂层隔膜组装电池。从正极和隔膜两个方面开展研究,利用正极、涂层以及隔膜的三明治结构对多硫/硒化物在穿过隔膜前进行拦截达到二次利用的目的,从而提高活性物质的利用率和电池的电化学性能,主要研究内容包括:（1）通过加热熔融的方法使升华硫灌入磷掺杂多孔碳的孔隙,制备P-C/S正极材料,同时使用P-C涂层隔膜组装锂硫电池。多孔结构既可以作为硫的导电骨架,还可以限制多硫化物中间体的穿梭,磷掺杂多孔碳与多硫化物之间存在物理吸附和化学键合作用,不仅可以有效抑制“穿梭效应”,还可提高活性物质利用率。在0.1 C倍率下首次放电比... 

【文章页数】：74 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 锂硫电池的概述及研究进展
        1.2.1 锂硫电池的简介
        1.2.2 锂硫电池存在的问题
        1.2.3 锂硫电池研究进展
    1.3 锂硒电池的概述及研究进展
        1.3.1 锂硒电池的简介
        1.3.2 锂硒电池存在的问题
    1.4 二硫化硒电池的概述及研究进展
        1.4.1 二硫化硒电池的简介
        1.4.2 二硫化硒硒电池的研究进展
    1.5 本文的选题依据及研究内容
第二章 磷掺杂多孔碳的制备及其对锂硫电池电化学性能的影响
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 磷掺杂多孔碳材料的制备
        2.2.4 磷掺杂多孔碳/硫正极材料的制备
        2.2.5 Super P/S复合材料的制备
        2.2.6 P-C涂层隔膜的制备
        2.2.7 电池的组装
    2.3 表征方法
        2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.4 热重(TG)分析
        2.3.5 电化学性能表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 XRD物相分析
        2.4.2 SEM分析
        2.4.3 XPS分析
        2.4.4 热重分析
        2.4.5 循环性能分析
        2.4.6 循环伏安分析
        2.4.7 交流阻抗分析
    2.5 本章小结
第三章 磷掺杂多孔碳对锂硒电池电化学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 磷掺杂多孔碳材料的制备
        3.2.4 磷掺杂多孔碳/硒复合材料的制备
        3.2.5 P-C涂层隔膜的制备
        3.2.6 Super P涂层隔膜的制备
        3.2.7 电池的组装
    3.3 表征方法
        3.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        3.3.3 热重(TG)分析
        3.3.4 电化学性能表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 XRD 分析
        3.4.2 SEM 分析
        3.4.3 热重分析
        3.4.4 循环性能分析
        3.4.5 循环伏安分析
        3.4.6 交流阻抗分析
    3.5 本章小结
第四章 二硫化硒@聚噻吩/还原氧化石墨烯的制备及磷掺杂多孔碳对其锂电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 SeS_2的制备
        4.2.4 SeS_2@PEDOT的制备
        4.2.5 SeS_2@PEDOT@RGO的制备
        4.2.6 二硫化硒电池正极材料的制备
        4.2.7 P-C涂层隔膜的制备
        4.2.8 电池的组装
    4.3 表征方法
        4.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        4.3.3 热重(TG)分析
        4.3.4 拉曼光谱分析
        4.3.5 电化学性能表征
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 XRD分析
        4.4.2 拉曼分析
        4.4.3 SEM分析
        4.4.4 循环伏安分析
        4.4.5 循环性能分析
        4.4.6 交流阻抗分析
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]空心碳球负载二硫化硒复合材料作为锂离子电池正极材料[J]. 罗雯,黄磊,关豆豆,贺汝涵,李枫,麦立强.  物理化学学报. 2016(08)

博士论文
[1]二次锂电池正负极材料制备与性能研究[D]. 孙开莲.上海大学 2015

硕士论文
[1]锂二次电池PVDF基复合膜和高能量软包锂硫电池的制备及性能研究[D]. 李姣姣.浙江工业大学 2019



本文编号：3702458