锂硫电池硫正极的设计制备与隔膜改性研究
发布时间：2021-05-15 03:48
锂硫电池具有理论高比容量（1675 mAh g-1）和高比能量（2800 Wh L-1）,且正极活性物质硫价廉易得、环境友好,因此具有很大的发展前景。但是由于正极活性物质导电性差、多硫化物溶解穿梭等问题,导致活性物质利用率低、循环稳定性差,使得锂硫电池距离大规模商业化仍有很长的距离。本论文从正极、隔膜两个方面进行设计改性,通过正极对反应活性物质的高效利用与对溶解扩散多硫离子的包覆绑缚,以及隔膜对穿梭的多硫离子的拦截与活化再利用来提高锂硫电池电化学性能。主要研究内容包括:（1）将明胶用作分散剂,采用硫代硫酸钠与盐酸化学合成明胶包覆硫颗粒,并用于锂硫电池正极的制备。循环伏安测试（CV）、交流阻抗测试（EIS）以及电镜等表征证明明胶包覆硫正极的设计,能够实现小颗粒反应活性物质与导电添加剂的充分接触,并通过明胶的包覆使硫颗粒实现在限定的区域内进行电化学反应,从而提高电池的活性物质利用率、电化学稳定性及倍率性能。在0.2 C电流密度下,电池初始放电比容量达到了1217.7 mAh g-1,100次充放电循环后,放电比容量仍能保持在1007.3 mAh g-1,容量保持率达到了 82.7%。（2）...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池电化学反应
1.2.2 锂硫电池应用存在的挑战
1.3 锂硫电池研究进展
1.3.1 锂硫电池正极材料研究进展
1.3.2 锂硫电池隔膜材料研究进展
1.4 立题依据及研究内容
第二章 明胶包覆硫正极的制备及其电化学性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料及仪器
2.2.2 明胶包覆硫颗粒的控制制备
2.2.3 明胶包覆硫正极的制备
2.2.4 普通升华硫正极的制备
2.3 表征方法
2.3.1 热重分析(TGA)
2.3.2 场发射扫描电子显微镜和能量散射谱分析(SEM+EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
2.3.4 X射线粉末衍射仪分析(XRD)
2.3.5 元素分析
2.3.6 动态光散射粒度分析
2.3.7 电池充放电测试
2.3.8 循环伏安测试
2.3.9 交流阻抗测试
2.4 明胶包覆硫颗粒及其制备正极的表征
2.4.1 明胶包覆硫颗粒的形貌、结构与组成
2.4.2 明胶包覆硫正极的组成分析
2.4.3 明胶包覆硫正极的形貌表征
2.5 明胶包覆硫正极的电化学性能分析
2.5.1 循环伏安性能
2.5.2 循环性能
2.5.3 倍率性能
2.5.4 交流阻抗性能
2.6 小结
第三章 氧化镁改性隔膜的制备及其电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料及仪器
3.2.2 普通硫正极与氧化镁正极的制备
3.2.3 氧化镁改性隔膜的制备
3.2.4 氧化镁对多硫化锂的吸附性能测试
3.3 表征方法
3.3.1 热重分析(TGA)
3.3.2 场发射扫描电子显微镜和能量散射谱分析(SEM+EDS)
3.3.3 透射电子显微镜(TEM)
3.3.4 X射线粉末衍射仪分析(XRD)
3.3.5 紫外可见分光光度法表征(UV-vis)
3.3.6 X射线光电子能谱仪分析(XPS)
3.3.7 四探针测试仪
3.3.8 接触角测试仪
3.3.9 电池充放电测试
3.3.10 循环伏安测试
3.3.11 交流阻抗测试
3.4 氧化镁作为锂硫电池改性隔膜涂层的可行性分析
3.4.1 氧化镁对多硫化锂的吸附性能分析
3.4.2 氧化镁电化学稳定性的测试
3.5 氧化镁改性隔膜的表征
3.5.1 氧化镁改性隔膜涂层的形貌与结构
3.5.2 氧化镁改性隔膜的形貌表征
3.5.3 氧化镁改性隔膜的热重分析
3.5.4 电导率测试
3.5.5 接触角测试
3.6 氧化镁改性隔膜的电化学性能分析
3.6.1 循环伏安性能
3.6.2 循环性能
3.6.3 倍率性能
3.6.4 交流阻抗性能
3.7 小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件
【参考文献】：
硕士论文
[1]锂硫电池正极硫/碳微球复合材料的制备及改性研究[D]. 孙宇.东北师范大学 2017
本文编号：3186887
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池电化学反应
1.2.2 锂硫电池应用存在的挑战
1.3 锂硫电池研究进展
1.3.1 锂硫电池正极材料研究进展
1.3.2 锂硫电池隔膜材料研究进展
1.4 立题依据及研究内容
第二章 明胶包覆硫正极的制备及其电化学性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料及仪器
2.2.2 明胶包覆硫颗粒的控制制备
2.2.3 明胶包覆硫正极的制备
2.2.4 普通升华硫正极的制备
2.3 表征方法
2.3.1 热重分析(TGA)
2.3.2 场发射扫描电子显微镜和能量散射谱分析(SEM+EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
2.3.4 X射线粉末衍射仪分析(XRD)
2.3.5 元素分析
2.3.6 动态光散射粒度分析
2.3.7 电池充放电测试
2.3.8 循环伏安测试
2.3.9 交流阻抗测试
2.4 明胶包覆硫颗粒及其制备正极的表征
2.4.1 明胶包覆硫颗粒的形貌、结构与组成
2.4.2 明胶包覆硫正极的组成分析
2.4.3 明胶包覆硫正极的形貌表征
2.5 明胶包覆硫正极的电化学性能分析
2.5.1 循环伏安性能
2.5.2 循环性能
2.5.3 倍率性能
2.5.4 交流阻抗性能
2.6 小结
第三章 氧化镁改性隔膜的制备及其电化学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料及仪器
3.2.2 普通硫正极与氧化镁正极的制备
3.2.3 氧化镁改性隔膜的制备
3.2.4 氧化镁对多硫化锂的吸附性能测试
3.3 表征方法
3.3.1 热重分析(TGA)
3.3.2 场发射扫描电子显微镜和能量散射谱分析(SEM+EDS)
3.3.3 透射电子显微镜(TEM)
3.3.4 X射线粉末衍射仪分析(XRD)
3.3.5 紫外可见分光光度法表征(UV-vis)
3.3.6 X射线光电子能谱仪分析(XPS)
3.3.7 四探针测试仪
3.3.8 接触角测试仪
3.3.9 电池充放电测试
3.3.10 循环伏安测试
3.3.11 交流阻抗测试
3.4 氧化镁作为锂硫电池改性隔膜涂层的可行性分析
3.4.1 氧化镁对多硫化锂的吸附性能分析
3.4.2 氧化镁电化学稳定性的测试
3.5 氧化镁改性隔膜的表征
3.5.1 氧化镁改性隔膜涂层的形貌与结构
3.5.2 氧化镁改性隔膜的形貌表征
3.5.3 氧化镁改性隔膜的热重分析
3.5.4 电导率测试
3.5.5 接触角测试
3.6 氧化镁改性隔膜的电化学性能分析
3.6.1 循环伏安性能
3.6.2 循环性能
3.6.3 倍率性能
3.6.4 交流阻抗性能
3.7 小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件
【参考文献】：
硕士论文
[1]锂硫电池正极硫/碳微球复合材料的制备及改性研究[D]. 孙宇.东北师范大学 2017
本文编号：3186887
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3186887.html
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