三维结构石墨烯材料的构筑及其在锂金属电池中的应用研究
发布时间：2023-05-13 23:42
传统的锂离子电池受限于其“摇椅式”的充放电反应机理,其能量密度的发展受到限制,而锂金属电池作为具有高储能密度的下一代锂电池体系被寄予厚望,但对锂金属电池而言,其关键正负极材料的发展依然存在诸多问题。诸如,金属锂负极虽然以其超高理论比容量,较低的密度和较负的电化学电势而被认为是终极的负极材料,但是由于其电化学沉积溶解反应的特性,枝晶生长及其不可逆性阻挡了金属锂负极的实际应用。对于锂金属二次电池而言,锂硫电池体系的发展前景可观,硫储量丰富且无毒,但硫的绝缘性,体积膨胀及充放电过程中产生易溶于电解液的多硫化物,导致锂硫电池体系仍无法向实用化发展。为此,设计性能优异的正负极材料是进一步提升锂金属电池能量密度和实用性的主要途径,纵观材料的研究发展,三维结构石墨烯材料以其高导电性,组装制备多样性及可操控性,赋予了纳米材料的石墨烯具备更多集成、优异的物理化学性质,而被应用在诸多储能材料上。三维结构石墨烯材料既能改善金属锂负极沉积溶解过程的可逆性,同时也能增强硫正极的导电性并以其结构优势阻挡多硫化物的迁移和溶解。然而三维结构石墨烯材料的制备依然受限于其组装过程的不可控性,往往导致制备过程中并非能得到理...
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 高储能密度锂电池体系的研究意义及必要性
1.3 高储能密度电极材料的发展及概述
1.3.1 金属锂负极的研究进展及现状
1.3.2 高储能密度正极材料的研究进展及现状
1.3.3 三维结构石墨烯材料在高储能密度电池体系中应用的研究意义
1.4 三维结构石墨烯材料的制备及其在高储能密度锂电池体系中的研究
1.4.1 三维结构石墨烯材料制备的研究进展
1.4.2 三维结构石墨烯材料在金属锂负极上应用的研究进展
1.4.3 三维结构石墨烯材料在硫正极上应用的研究进展
1.5 本论文选题思路及研究内容
第二章 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料及其在锂硫电池中的应用研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 可控尺寸氧化石墨烯微片的制备
2.2.2 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料及其复合硫正极的制备
2.2.3 物性及结构表征方法
2.2.4 亚甲基蓝和油性溶剂吸附能力表征方法
2.2.5 电化学性能表征方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 孔尺寸可控的的三维结构石墨烯材料的形貌及物性分析
2.3.2 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料的吸附特性分析
2.3.3 复合硫正极的形貌及物性分析
2.3.4 复合硫正极的电化学性能分析
2.4 本章小结
第三章 孔取向可控的三维结构石墨烯材料及其在锂硫电池中的应用研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的制备
3.2.2 复合硫正极的制备
3.2.3 物性及结构表征方法
3.2.4 电化学性能表征方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的形貌及物性分析
3.3.2 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的形成机理
3.3.3 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的电、力和热学性质研究及应用
3.3.4 复合硫正极的形貌及物性分析
3.3.5 复合硫正极的电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的电化学性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的制备
4.2.2 物性及结构表征方法
4.2.3 电化学性能表征方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的形貌分析
4.3.2 复合金属锂负极对金属锂沉积引导行为的分析
4.3.3 复合金属锂负极的电化学性能分析
4.4 本章小结
第五章 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的电化学性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 碳纤维布复合金属锂负极的制备
5.2.2 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料的制备
5.2.3 物性及结构表征方法
5.2.4 电化学性能表征方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 碳纤维布复合金属锂负极的形貌及物性分析
5.3.2 碳纤维布复合金属锂负极的电化学性能分析
5.3.3 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料及其在金属锂负极中应用的形貌及物性分析
5.3.4 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料在金属锂负极中应用的电化学性能分析
5.4 本章小结
第六章 三维结构石墨烯材料可控负载金属锂及其电化学性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 三维结构石墨烯材料及其可控负载金属锂的制备
6.2.2 复合硫正极的制备
6.2.3 物性及结构表征方法
6.2.5 电化学性能表征方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 三维结构石墨烯材料及其可控负载金属锂的形貌及物性分析
6.3.2 复合金属锂负极的电化学性能分析
6.3.3 复合硫正极的形貌及物性分析
6.3.4 三维结构石墨烯材料复合金属锂负极/复合硫正的电化学性能分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3816760
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 高储能密度锂电池体系的研究意义及必要性
1.3 高储能密度电极材料的发展及概述
1.3.1 金属锂负极的研究进展及现状
1.3.2 高储能密度正极材料的研究进展及现状
1.3.3 三维结构石墨烯材料在高储能密度电池体系中应用的研究意义
1.4 三维结构石墨烯材料的制备及其在高储能密度锂电池体系中的研究
1.4.1 三维结构石墨烯材料制备的研究进展
1.4.2 三维结构石墨烯材料在金属锂负极上应用的研究进展
1.4.3 三维结构石墨烯材料在硫正极上应用的研究进展
1.5 本论文选题思路及研究内容
第二章 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料及其在锂硫电池中的应用研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 可控尺寸氧化石墨烯微片的制备
2.2.2 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料及其复合硫正极的制备
2.2.3 物性及结构表征方法
2.2.4 亚甲基蓝和油性溶剂吸附能力表征方法
2.2.5 电化学性能表征方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 孔尺寸可控的的三维结构石墨烯材料的形貌及物性分析
2.3.2 孔尺寸可控的三维结构石墨烯材料的吸附特性分析
2.3.3 复合硫正极的形貌及物性分析
2.3.4 复合硫正极的电化学性能分析
2.4 本章小结
第三章 孔取向可控的三维结构石墨烯材料及其在锂硫电池中的应用研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的制备
3.2.2 复合硫正极的制备
3.2.3 物性及结构表征方法
3.2.4 电化学性能表征方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的形貌及物性分析
3.3.2 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的形成机理
3.3.3 孔取向可控的三维结构石墨烯材料的电、力和热学性质研究及应用
3.3.4 复合硫正极的形貌及物性分析
3.3.5 复合硫正极的电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的电化学性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的制备
4.2.2 物性及结构表征方法
4.2.3 电化学性能表征方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 氧化锌修饰的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的形貌分析
4.3.2 复合金属锂负极对金属锂沉积引导行为的分析
4.3.3 复合金属锂负极的电化学性能分析
4.4 本章小结
第五章 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料及其复合金属锂负极的电化学性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 碳纤维布复合金属锂负极的制备
5.2.2 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料的制备
5.2.3 物性及结构表征方法
5.2.4 电化学性能表征方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 碳纤维布复合金属锂负极的形貌及物性分析
5.3.2 碳纤维布复合金属锂负极的电化学性能分析
5.3.3 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料及其在金属锂负极中应用的形貌及物性分析
5.3.4 碳纤维布支撑的三维结构石墨烯材料在金属锂负极中应用的电化学性能分析
5.4 本章小结
第六章 三维结构石墨烯材料可控负载金属锂及其电化学性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 三维结构石墨烯材料及其可控负载金属锂的制备
6.2.2 复合硫正极的制备
6.2.3 物性及结构表征方法
6.2.5 电化学性能表征方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 三维结构石墨烯材料及其可控负载金属锂的形貌及物性分析
6.3.2 复合金属锂负极的电化学性能分析
6.3.3 复合硫正极的形貌及物性分析
6.3.4 三维结构石墨烯材料复合金属锂负极/复合硫正的电化学性能分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3816760
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