Co 9 S 8 作为铝离子电池正极材料的性能及机理研究
发布时间：2024-01-26 22:05
铝离子电池具有成本低和容量高以及安全性好等优点,被认为是一种很有发展前景的大规模固定储能装置。但是,缺少高度可逆的铝离子正极材料阻碍了其实际应用。过渡金属硫化物相比于氧化物具有更易极化的阴离子骨架,由于硫的电负性更低,离子半径更大,更有利于铝离子的传输。硫化钴良好的电子传导性和热稳定性有望成为良好的铝离子电池正极材料。本论文通过水热法及高温煅烧法合成了Co9S8/CNTs和Co9S8,通过XRD、EDS、TEM、HRTEM等测试手段对材料进行了表征。采用Co9S8/CNTs和Co9S8为正极组装的铝离子电池进行了电化学测试。在探索时发现电解液会渗透石墨纸,可能与电池壳中的铁和铬发生了腐蚀反应(Reed L D,2013)。采用钼片作为保护层有效地杜绝了副反应的发生,并以60 mA/g的电流密度进行恒电流测试,Co9S8/CNTs初次放电比容量为186 mAh/g,循环4...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 金属离子电池的发展与研究现状
1.2.1 锂离子电池
1.2.2 碱金属离子电池
1.2.3 多价金属离子电池
1.3 铝离子电池
1.4 铝离子电池的反应原理及研究现状
1.4.1 嵌入反应机理
1.4.2 转化反应机理
1.4.3 铝离子电池正极材料的性能比较
1.4.4 钴化合物铝离子电池研究进展
1.4.5 铝离子电池存在的问题和挑战
1.5 论文研究目的及意义
1.6 研究内容和技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
1.7 本论文完成的主要工作量
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 Co9S8/CNTs的制备方法
2.3.2 Co9S8 的制备方法
2.3.3 铝离子电池电极的制备
2.3.4 铝离子电池的测试方法
第3章 Co9S8/CNTs作为铝离子电池正极材料的性能及机理研究
3.1 Co9S8/CNTs的表征
3.1.1 Co9S8/CNTs的 XRD分析
3.1.2 Co9S8/CNTs的 TEM分析
3.2 Co9S8/CNTs的电池性能衰减分析
3.2.1 铝离子电池的组装方法和原理
3.2.2 Co9S8/CNTs-1 电池的性能衰减测试
3.2.3 Co9S8/CNTs-1 电池的电流密度对比实验
3.3 CNTs-1 电池的空白对照实验及问题分析
3.4 本章小结
第4章 Co9S8/CNTs铝离子电池测试优化及机理研究
4.1 Co9S8/CNTs铝离子电池铝离子电池的优化组装方案
4.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池的性能测试及机理研究
4.2.1 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池充放电性能和库伦效率测试
4.2.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子的GITT测试和机理分析
4.3 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池放电后的表征及机理研究
4.3.1 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池放电后的TEM测试和EDS分析
4.3.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池的机理分析
4.4 本章小结
第5章 Co9S8 纯相作为铝离子电池正极材料的研究
5.1 Co9S8 纯相的表征
5.1.1 Co9S8的XRD分析
5.1.2 Co9S8的TEM分析
5.2 Co9S8 正极材料的电池性能及机理研究
5.2.1 Co9S8 电池的对比测试方案
5.2.2 Co9S8 电池的充放电性能测试及机理研究
5.2.3 Co9S8 电池的循环性能和库伦效率测试及机理研究
5.2.4 Co9S8-a和 Co9S8-b电池的对比结论
5.3 Co9S8-b正极材料的恒电流间歇滴定法测试及机理研究
5.4 本章小结
第6章 Co9S8 电池的模拟计算及正极材料反应机理研究
6.1 Co9S8 电池模拟计算的空间结构及组分分析
6.2 Co9S8 电池模拟计算的态密度分析
6.3 Co9S8 电池模拟计算的体系能量分析
6.4 Co9S8 电池的反应原理及电池反应式
6.5 本章小结
第7章 铝离子新型电池的设计与组装
7.1 铝离子新型电池的设计方案
7.2 铝离子新型电池装置的组装
7.3 铝离子新型电池的测试
7.4 本章小结
第8章 结论
8.1 主要成果
8.1.1 Co9S8/CNTs铝离子电池性能衰减的机理研究
8.1.2 Co9S8 铝离子电池正极材料的电池性能及机理研究
8.1.3 Co9S8 晶体的电池模拟计算分析
8.1.4 铝离子新型电池设计与组装
8.2 存在的问题及建议
致谢
参考文献
附录
本文编号：3885775
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 金属离子电池的发展与研究现状
1.2.1 锂离子电池
1.2.2 碱金属离子电池
1.2.3 多价金属离子电池
1.3 铝离子电池
1.4 铝离子电池的反应原理及研究现状
1.4.1 嵌入反应机理
1.4.2 转化反应机理
1.4.3 铝离子电池正极材料的性能比较
1.4.4 钴化合物铝离子电池研究进展
1.4.5 铝离子电池存在的问题和挑战
1.5 论文研究目的及意义
1.6 研究内容和技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
1.7 本论文完成的主要工作量
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 Co9S8/CNTs的制备方法
2.3.2 Co9S8 的制备方法
2.3.3 铝离子电池电极的制备
2.3.4 铝离子电池的测试方法
第3章 Co9S8/CNTs作为铝离子电池正极材料的性能及机理研究
3.1 Co9S8/CNTs的表征
3.1.1 Co9S8/CNTs的 XRD分析
3.1.2 Co9S8/CNTs的 TEM分析
3.2 Co9S8/CNTs的电池性能衰减分析
3.2.1 铝离子电池的组装方法和原理
3.2.2 Co9S8/CNTs-1 电池的性能衰减测试
3.2.3 Co9S8/CNTs-1 电池的电流密度对比实验
3.3 CNTs-1 电池的空白对照实验及问题分析
3.4 本章小结
第4章 Co9S8/CNTs铝离子电池测试优化及机理研究
4.1 Co9S8/CNTs铝离子电池铝离子电池的优化组装方案
4.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池的性能测试及机理研究
4.2.1 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池充放电性能和库伦效率测试
4.2.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子的GITT测试和机理分析
4.3 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池放电后的表征及机理研究
4.3.1 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池放电后的TEM测试和EDS分析
4.3.2 Co9S8/CNTs-2 铝离子电池的机理分析
4.4 本章小结
第5章 Co9S8 纯相作为铝离子电池正极材料的研究
5.1 Co9S8 纯相的表征
5.1.1 Co9S8的XRD分析
5.1.2 Co9S8的TEM分析
5.2 Co9S8 正极材料的电池性能及机理研究
5.2.1 Co9S8 电池的对比测试方案
5.2.2 Co9S8 电池的充放电性能测试及机理研究
5.2.3 Co9S8 电池的循环性能和库伦效率测试及机理研究
5.2.4 Co9S8-a和 Co9S8-b电池的对比结论
5.3 Co9S8-b正极材料的恒电流间歇滴定法测试及机理研究
5.4 本章小结
第6章 Co9S8 电池的模拟计算及正极材料反应机理研究
6.1 Co9S8 电池模拟计算的空间结构及组分分析
6.2 Co9S8 电池模拟计算的态密度分析
6.3 Co9S8 电池模拟计算的体系能量分析
6.4 Co9S8 电池的反应原理及电池反应式
6.5 本章小结
第7章 铝离子新型电池的设计与组装
7.1 铝离子新型电池的设计方案
7.2 铝离子新型电池装置的组装
7.3 铝离子新型电池的测试
7.4 本章小结
第8章 结论
8.1 主要成果
8.1.1 Co9S8/CNTs铝离子电池性能衰减的机理研究
8.1.2 Co9S8 铝离子电池正极材料的电池性能及机理研究
8.1.3 Co9S8 晶体的电池模拟计算分析
8.1.4 铝离子新型电池设计与组装
8.2 存在的问题及建议
致谢
参考文献
附录
本文编号：3885775
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