当前位置:主页 > 科技论文 > 电力论文 >

负载ZnS的介孔碳复合硫正极材料的制备及性能研究

发布时间:2018-01-15 10:48

  本文关键词:负载ZnS的介孔碳复合硫正极材料的制备及性能研究 出处:《福州大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 锂硫电池 介孔碳 硫化锌 添加剂 多硫化物


【摘要】:本论文以获得高性能的锂硫电池正极材料为目的,对负载硫化锌(ZnS)的介孔碳复合硫正极材料的制备及性能进行了研究;与此同时,探讨不同的电解液添加剂对锂硫电池性能的影响。主要内容和结果如下:1.以蔗糖为碳源、SBA-15为模板制备介孔碳材料(MC),并以之为载体、硝酸锌为锌源、硫化钠为硫源,通过液相沉淀与回流一热处理相结合的方法制备负载ZnS的介孔碳复合材料(ZnS/MC);采用X射线粉末衍射、能谱(EDS)、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及氮气吸附脱附等手段对材料进行表征。结果表明,通过上述方法可以实现ZnS与介孔碳的复合,复合材料的比表面积、平均孔径、孔容均减小,其结构特征与介孔碳类似,仍保持着高度的多孔性,趋向于无定形物质;当ZnS含量低于17%时,不出现ZnS晶相,当ZnS含量超过17%时,复合材料中形成闪锌矿型ZnS晶相,ZnS主要以纳米微粒形式均匀分布于介孔碳表面和介孔碳孔道,有部分分布于球状碳间隙;当ZnS含量高于50%时,热处理时,ZnS纳米颗粒发生团聚。将ZnS/MC与S热复合制得负载ZnS的介孔碳复合硫正极材料ZnS/MC/S,采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试手段考察其电化学性能,并探讨不同的ZnS负载量对锂硫电池性能的影响。结果表明,纳米化的ZnS可以催化多硫离子的电化学过程,提高硫电极的库仑效率及循环稳定性;ZnS含量为50%时,ZnS/MC/S电极的初始放电比容量达到1354.6mA h/g,初始可逆容量为1251.4 mA h/g,各循环阶段库仑效率接近100%,50次循环后容量仍有650 mA h/go2.探究LiNO3、SOC12等电解液添加剂对锂硫电池性能的影响。充放电测试显示,用LiNO3作添加剂,硫电极的初始放电比容量为1183.2mAh/g,50次循环后其比容量保持在696.4 mA h/g;用SOCl2添加剂,初始可逆容量达1252 mAh/g,且整个循环过程,库仑效率接近100%,60次循环之后,容量仍有641.8 mAh/g。在电解液中添加LiNO3N SOCl2,可有效抑制“飞梭效应”,提高硫电极性能。3.探究电解液中的多硫化物对锂硫电池性能的影响。结果显示,首次放电比容量达到1227 mAh/g,充放电效率一直维持在97%左右,循环50次循环后容量仍有664.5 mA h/g。用溶有多硫离子电解液的锂硫电池其放电容量与循环稳定性均得到提高。
[Abstract]:In this paper, in order to obtain high performance lithium sulfur battery cathode materials for the purpose of load of zinc sulfide (ZnS) preparation and properties of mesoporous carbon sulfur composite cathode materials were investigated; at the same time, to investigate the effects of electrolyte additives on the properties of lithium sulfur battery. The main contents and results are as follows: 1. with sucrose as carbon source, SBA-15 preparation of mesoporous carbon material as template (MC), and to the carrier, zinc nitrate as source of zinc, sodium sulfide as sulfur source, mesoporous carbon composite material prepared by loading ZnS liquid phase precipitation method combined with a reflux heat treatment system (ZnS/ MC) by X - ray powder; diffraction, energy spectrum (EDS), scanning electron microscope, the materials were characterized by transmission electron microscopy, N2 adsorption desorption method. The results show that the method can realize the composite ZnS and mesoporous carbon composite material, surface area, average pore size, pore volume decreased, The structure and characteristics of mesoporous carbon, remained highly porous, tends to amorphous material; when the content of ZnS is lower than 17%, no ZnS phase when the content of ZnS exceeds 17%, the zinc blende ZnS phase formed in the composite, ZnS is mainly in the form of nano particles evenly distributed on the dielectric mesoporous carbon surface and mesoporous carbon materials, partially distributed spherical carbon clearance; when the ZnS content is higher than 50%, heat treatment, ZnS nanoparticles aggregation. Mesoporous carbon sulfur composite cathode material ZnS/MC/S ZnS/MC and S ZnS composite prepared heat load, cyclic voltammetry, AC impedance, constant current charge discharge test means to investigate its electrochemical performance, and discusses the different effects of ZnS loading on the performance of lithium sulfur battery. The results show that the electrochemical process of nano ZnS can catalyze the polysulfide ions, improve coulombic efficiency and cycle stability of sulfur electrode; the content of ZnS is 50% When the initial discharge specific capacity of 1354.6mA electrode of ZnS/MC/S h/g, the initial reversible capacity of 1251.4 mA h/g, each cycle coulombic efficiency is close to 100%, after 50 cycles the capacity is still 650 mA h/go2. on LiNO3, SOC12 on the performance of electrolyte additive effects of lithium sulfur battery. The charge discharge tests showed that using LiNO3 as additive. The initial discharge of sulfur electrode capacity was 1183.2mAh/g, after 50 cycles the specific capacity remained at 696.4 mA h/g; with SOCl2 additive, the initial reversible capacity of 1252 mAh/g, and the whole cycle, the coulombic efficiency is close to 100%, after 60 cycles, the capacity is 641.8 mAh/g. with LiNO3N SOCl2 in the electrolyte, which can effectively inhibition of "shuttle effect", improve the performance of.3. on effect of sulfur electrode polysulfides in the electrolyte on the properties of lithium sulfur batteries. The results showed that the initial discharge capacity reached 1227 mAh/g, the charge discharge efficiency has dimension After holding 50 cycles for 97% cycles, the capacity is still 664.5 mA h/g., and the discharge capacity and cycling stability of lithium sulfur battery with multi sulfur ion electrolyte are improved.

【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM912

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙成;电解液添加剂[J];蓄电池;1997年01期

2 李丽,吴锋,陈人杰,李月娇;新型亚硫酸丁烯酯有机溶剂电解液的电化学应用研究[J];现代化工;2005年10期

3 陈妹琼;张敏;蔡志泉;代相成;程发良;陈红雨;;多元醇对气相二氧化硅胶体电解液电化学性能的影响[J];蓄电池;2010年02期

4 关锋;高夏南;朱明昌;刘蕾;高恩君;;电解液添加剂苯基丙二酸对电池持续放电时间影响的研究[J];当代化工;2011年01期

5 付珂玮;高鹏;;碱性二次锌电池电解液添加剂研究进展[J];电池工业;2012年01期

6 王元有;刘天晴;吴非;;含有聚丙烯酰胺的固态胶体电解液的研制与性质[J];蓄电池;2012年06期

7 董保光,卢国琦;某些添加剂对负极氢过电位的影响[J];蓄电池;1989年04期

8 杨勇;梁晶晶;;不同电解液添加剂对蓄电池循环性能的影响[J];蓄电池;2011年04期

9 梁艳;何平;于婷婷;杨定明;蒋琪英;戴亚堂;;添加剂对全钒液流电池电解液的影响[J];西南科技大学学报;2008年02期

10 张春丽;叶学海;任春燕;付春明;于晓微;;氟代碳酸乙烯酯用作电解液添加剂的研究[J];广州化工;2013年08期

相关会议论文 前5条

1 杨聚平;赵鹏;王莉;尚玉明;何向明;;双马来酰亚胺作为锂离子电池高电压电解液添加剂的研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

2 郑洪河;秦建华;石磊;小久见善八;;锂离子电池新型电解液添加剂研究与开发[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

3 许梦清;左晓希;周豪杰;李伟善;刘建生;袁中直;;丁磺酸内酯(BS)作锂离子电池电解液添加剂[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年

4 谢晓华;陈立宝;孙伟;解晶莹;;VA作为锂离子电池电解液添加剂的性能研究(英文)[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年

5 赵瑞瑞;石光;任安福;胡建强;陈红雨;;碳纳米管作为电解液添加剂对胶体蓄电池性能的影响[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者 蔡忠仁 通讯员 熊志敏;福州与院校3个化工项目对接[N];中国化工报;2009年

2 记者 蔡忠仁;我新型锂电池添加剂开发获突破[N];中国化工报;2008年

3 何兴明 林传仁;中科院锂电池新型材料项目落户邵武[N];闽北日报;2012年

相关博士学位论文 前8条

1 任永欢;锂离子电池低温/高电压电解液研究[D];北京理工大学;2015年

2 金祖习;作为二次锂电池正极材料的有机含硫化合物和安全性电解液的设计、合成及性能研究[D];武汉大学;2013年

3 马玉林;锂离子电池用含磷酸酯阻燃剂电解液的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 袁艳;锂硫电池硫基正极材料与电解液研究[D];中南大学;2014年

5 章正熙;新型离子液体电解液的设计与开发及在锂二次电池中的应用研究[D];上海交通大学;2008年

6 李R,

本文编号:1428038


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1428038.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户574a1***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com