基于碳/硫复合正极材料高性能锂硫电池研究

发布时间：2020-12-06 20:26

　　在锂硫电池系统的研究中,将高导电性碳骨架与绝缘性硫单质进行复合是制备高能量密度正极材料非常有效的方法。本文中,选择具有优越力学特性,高导电性,和具有多级孔结构的多壁碳纳米管（CNT）,中空石墨烯纳米球（GS）,和超长碳纳米管（LCNT）作为三维导电网络制备碳硫复合正极材料,并进行了锂硫电池性能的研究。中空石墨烯球具有相对封闭的孔结构能够:（1）负载一定量的硫单质,（2）承受循环过程中的体积膨胀,（3）阻止多硫化物的扩散,减弱飞梭效应;多壁碳纳米管具有优越力学强度和导电性;超长碳纳米管具有很好的柔性和长程导电性。实验中,通过共热的方法制备了GS/S复合材料（GS/S）。然后,涂膜法制备CNT/GS/S复合正极片。通过溶液处理方法将高导电性的LCNT和具有中空结构的GS-S进行有效组合制备了无粘结剂无集流体的自支持柔性正极。结果表明这两种设计方法极大的提高了锂硫电池的比容量和循环稳定性。此外,我们系统制备了硫含量从0.32到4.72 mg cm-2不等的正极片,揭示了硫含量和电化学行为之间的关系。结果表明:当硫含量为0.32 mg cm-2时,电池首圈放电比容量为1288 m Ah gS-... 

【文章来源】：曲阜师范大学山东省

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 论文框架
    1.3 论文创新点
第2章 基于中空石墨烯纳米球/硫复合正极制备和锂硫电池性能研究
    2.1 前言
    2.2 中空石墨烯纳米球（HGN）/硫（S）复合正极材料制备与表征
        2.2.1 HGN的制备与表征分析
        2.2.2 HGN/S复合正极材料的制备方法和表征
        2.2.3 HGN/S复合正极片的制备方法
    2.3 HGN/S正极片电化学性能表征
        2.3.1 电池组装
        2.3.2 电化学测试结果
    2.4 本章小结
第3章 相互搭接的超长碳纳米管/石墨烯球（CNT/GS）骨架作为柔性电极用于构筑高倍率高稳定性锂硫电池
    3.1 前言
    3.2 柔性正极片的制备和表征
        3.2.1 柔性正极制备示意图
        3.2.2 石墨烯结构和形貌表征
        3.2.3 柔性正极片结构和形貌表征
    3.3 柔性正极锂硫性能测试
    3.4 本章小结
第四章 基于多壁碳纳米管/硫复合正极材料高能量密度锂硫电池研究
    4.1 前言
    4.2 多壁碳纳米管/硫正极材料的制备方法和表征
        4.2.1 CNT/S浆料的制备方法与表征
        4.2.2 通过控制涂覆机刮刀厚度实现了对硫负载量的有效控制
    4.3 锂硫电池性能表征
        4.3.1 CNT/S锂硫性能测试
        4.3.2 CNT/S电极电化学表征
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
致谢



本文编号：2901979