静电纺丝法制备氧化钨/氮硫共掺杂碳纤维用于锂硫电池功能夹层的研究

发布时间：2022-12-06 21:21

　　随着清洁能源、便携式电子设备及电动汽车的快速发展,人们对高性能储能器件的需求越来越迫切。与目前广泛应用的锂离子电池相比,锂硫电池具有高理论比容量(1675 mA h g^-1)、高能量密度(2600 W h kg^-1)、原料储量丰富、环境友好、价格低廉等优点,是一种备受关注的高性能新型储能电池。然而,锂硫电池的发展同时也面临巨大挑战:1)硫及其放电产物的绝缘性大大降低了活性物质的利用率;2)充放电过程的中间产物多硫化锂(Li₂S_4-8)易溶于醚类有机电解液,会随着电解液透过隔膜在硫正极和锂负极之间穿梭,与锂负极发生不可逆的副反应,即所谓的“穿梭效应”,导致较差的循环稳定性和库伦效率;3)充放电过程中电极材料的体积膨胀/收缩会导致电极结构不稳定,也是制约锂硫电池性能的重要因素。针对锂硫电池存在的问题,本文利用静电纺丝方法结合高温处理制备了一种新型的氧化钨修饰的氮、硫共掺杂碳纳米纤维夹层（WO₃@NS-CNFs）来有效阻碍充放电过程中的穿梭效应,提高锂硫电池的循环稳定性。主要研究内容... 

【文章页数】：52 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 锂硫电池的工作原理
    1.3 锂硫电池存在的问题
    1.4 锂硫电池的研究进展
        1.4.1 锂硫电池正极材料的研究进展
        1.4.2 锂硫电池隔膜/夹层材料的研究进展
    1.5 本论文的选题意义及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料和仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 仪器设备
            2.1.2.1 静电纺丝技术
    2.2 材料的表征与测试
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 热重分析
        2.2.4 氮气吸脱附测试
        2.2.5 X射线光电子能谱
        2.2.6 X射线衍射仪
    2.3 半电池的组装
    2.4 电池电化学性能测试
        2.4.1 恒电流充放电测试
        2.4.2 循环伏安测试
        2.4.3 电化学阻抗测试
第三章 WO_3@NS-CNFs夹层的制备及其在锂硫电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 硫正极的制备
        3.2.2 夹层材料的制备
    3.3 结果与分析
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 X射线衍射分析结果
        3.3.3 X射线光电子能谱分析结果
        3.3.4 微观形貌表征和元素分布结果
        3.3.5 BET测试结果
        3.3.6 电化学性能测试
            3.3.6.1 循环伏安特性曲线
            3.3.6.2 倍率性能研究
            3.3.6.3 不同电流密度下循环性能研究
            3.3.6.4 交流阻抗测试
    3.4 本章小结
第四章 不同浓度WO_3@NS-CNFs夹层的制备及其在锂硫电池中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 硫正极的制备
        4.2.2 夹层材料的制备
        4.2.3 Li2S6溶液的制备
    4.3 结果与分析
        4.3.1 微观形貌表征
        4.3.2 电化学性能测试
            4.3.2.1 倍率性能研究
            4.3.2.2 不同电流密度下循环性能研究
            4.3.2.3 交流阻抗测试
            4.3.2.4 多硫化物吸附实验
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
获奖情况
致谢



本文编号：3711653