喷雾干燥法制备碳/硫复合正极材料及其电化学性能研究

发布时间：2022-07-15 18:09

　　电动汽车及大规模电网储能技术的快速发展不仅极大的拓宽了锂离子电池的应用领域,同时也对电池系统的能量密度和价格成本提出了更高的要求。锂和硫构成的电池体系理论能量密度高达2600 Wh kg^-1,且硫还具有巨大的资源和成本优势,因此Li-S电池成为了高能量、低成本二次电池体系的代表,具有巨大潜力来满足新兴的大规模应用的需求。但是,单质硫的电子绝缘,充放电过程中的体积效应以及中间产物多硫化锂溶解扩散等问题,使得锂硫电池的活性物质利用率很低、电池循环稳定性很差。针对硫正极的问题,科研工作者们设计了各种各样的多孔碳材料用作硫的载体构建S/C复合材料,改善硫正极的电子传输同时抑制多硫化锂在电解液中的扩散流失。锂硫电池的电化学性能得到了很大提高。但是,从应用的角度看,大多数结构精细的S/C复合材料,合成方法复杂,步骤繁多,而且产量较低,难以规模化生产,不利于Li-S电池的实际应用。针对以上问题,在本论文工作中,我们尝试将简单的喷雾干燥技术应用在Li-S电池碳硫正极材料的制备过程中。喷雾干燥是一种工业界成熟的生产技术,其使用方法非常简单,可连续大规模生产。从实际应用的角度,我们从... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 锂硫电池的研究背景
    1.2 锂硫电池的结构及工作原理
    1.3 锂硫电池存在的问题
    1.4 锂硫电池正极材料
        1.4.1 碳/硫复合正极材料
        1.4.2 硫-聚合物复合正极材料
        1.4.3 硫-吸附剂复合正极材料
        1.4.4 三维集流体正极材料
    1.5 锂硫电池隔膜
        1.5.1 隔膜的修饰
        1.5.2 插层结构
    1.6 锂硫电池电解液及负极
        1.6.1 锂硫电池电解液
        1.6.2 锂硫电池负极
    1.7 喷雾干燥技术
        1.7.1 喷雾干燥技术原理及分类
        1.7.2 喷雾干燥技术优点
    1.8 选题依据和研究内容
第二章 实验方法与仪器
    2.1 实验试剂及实验设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料表征
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 扫描电子显微分析
        2.2.4 热同步分析
        2.2.5 比表面和孔径分析
        2.2.6 拉曼光谱(Raman)分析
        2.2.7 傅里叶红外光谱分析(FTIR)
    2.3 材料电化学性能测试
        2.3.1 电极片的制备
        2.3.2 电池的组装
        2.3.3 充放电测试
        2.3.4 循环伏安测试
第三章 一步喷雾法制备石榴型碳硫复合正极材料及其在锂硫正极中的应用
    3.1 引言
    3.2 石榴型正极材料KB-S@rGO的合成
    3.3 材料的表征
    3.4 电化学性能的表征
    3.5 本章小结
第四章 喷雾干燥法构筑介孔碳球及其在锂硫电池中的应用
    4.1 引言
    4.2 介孔碳及介孔碳/硫材料的制备
    4.3 材料的表征
    4.4 MPC/S-x材料的电化学性能表征
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间所发表的论文



本文编号：3662578