多孔碳微球—硫正极材料的制备及其改性研究

发布时间：2025-02-09 11:10

　　随着能源需求的不断上升,传统锂离子电池受限于自身的理论能量密度(420Wh kg^-1)已经逐渐不能满足市场的需求。尤其是新能源电动汽车的发展,迫切需求具有安全、环保、高能量密度的二次储能系统。锂硫电池因具有2600 Wh kg^-1的理论能量密度,且对环境友好,可以作为破解电动汽车“里程焦虑”的候选者之一。锂硫电池最早在1962年被提出,但迄今为止,锂硫电池的应用依然不成熟,不能投入商业化大规模的生产和使用中。主要是因为锂硫电池依然存在很多问题,包括活性物质硫和反应产物LiS/Li₂S₂不导电;充放电过程中体积膨胀严重;反应中间产物多硫化物的穿梭效应和电池自放电现象等。本文以成本较低的葡萄糖为原料,采用水热法,通过控制不同的水热温度和时间制备了三种不同粒径的葡萄糖水热碳微球（CSs）。再利用KOH对其进行活化,作为硫负载的基体。研究了不同粒径,比表面积和孔体积的多孔碳微球对锂硫电池电化学性能的影响。水热碳微球的平均粒径分别为674 nm,364 nm和130nm,活化后多孔碳微球（ACSs）的比表面积分...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池简介
        1.2.1 锂硫电池的工作原理
        1.2.2 锂硫电池研究中遇到的问题
    1.3 锂硫电池国内外研究进展
        1.3.1 锂硫电池正极改性研究
            1.3.1.1 碳/硫复合材料
            1.3.1.2 聚合物/硫复合材料
            1.3.1.3 金属氧化物/硫复合材料
            1.3.1.4 其他改性研究
        1.3.2 锂硫电池隔膜改性研究
        1.3.3 锂硫电池插层改性研究
        1.3.4 锂硫电池电解液改性和负极保护研究
    1.4 本文的选题依据和主要内容
第二章 实验原料,所用仪器和检测方法
    2.1 实验原料及所用仪器
    2.2 材料测试与表征
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜测试(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜测试(TEM)
        2.2.4 比表面积分析(BET)
        2.2.5 热重分析(TGA)
        2.2.6 粒径分析
    2.3 电化学测试
        2.3.1 电池恒流充放电测试
        2.3.2 交流阻抗测试
        2.3.3 循环伏安测试
第三章 不同粒径碳微球的制备及其电化学性能
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 碳微球的制备
        3.2.2 碳微球的活化
        3.2.3 正极片和隔膜的制备
        3.2.4 电池的组装与电化学测试
    3.3 材料的表征
        3.3.1 粒度分析
        3.3.2 XRD测试
        3.3.3 SEM和 TEM分析
        3.3.4 比表面积和孔径分析
    3.4 电化学性能分析
        3.4.1 循环性能和倍率性能分析
        3.4.2 循环伏安曲线(CV)和充放电平台曲线分析
        3.4.3 交流阻抗(EIS)分析
    3.5 本章小结
第四章 多层石墨烯改性ACSs/S-A正极材料及其电化学性能
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 多层石墨烯改性ACSs/S-A正极制备
        4.2.2 电池的组装与电化学测试
    4.3 材料的表征
        4.3.1 热重分析
        4.3.2 SEM分析
        4.3.3 多硫化物溶液紫外吸收光谱分析
    4.4 电化学性能分析
        4.4.1 循环性能和倍率性能
        4.4.2 交流阻抗(EIS)分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果



本文编号：4032132