镁基复合负极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2023-07-31 20:04

　　金属镁凭借其高比容量(2205 m Ah/g)、高能量密度、高安全性、低成本以及环境友好的优点具有大的发展前景,是一种理想的高性能、安全的电池负极材料。镁硫电池是以单质硫作为正极活性物质,以具有高能量密度的高纯镁或镁合金作为电池负极。与其它化学电源相比,镁硫电池具有独特的优势:具有较高的比能量,其比能量理论上可高达1722 Wh/kg。但纯镁做负极时由于受到极化的影响,硫电极的放电平台只能达到0.8 V,放电比容量可达到800 m Ah/g。为提高镁硫电池的放电平台和比容量,本论文通过球磨和机械搅拌的方法成功制备了Mg/C以及Mg与Li、Ti的复合负极材料,采用充放电测试、XRD及SEM等测试手段对复合负极材料的物理性质和电化学特性进行了表征和分析。并分析了镁基复合负极在不同电解液体系中对镁硫电池电化学性能的影响。导电剂(Super P和导电石墨)的加入有助于提高负极的电导率,改善由钝化膜造成的活性利用率低的问题,从而降低了负极极化。本文通过将球磨法制备Mg/Super P和Mg/石墨复合材料,并采用压片的方法制备了复合负极,提升了电池的放电平台至1.1¹.3 V...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 镁硫电池概述
    1.3 镁硫电池在电解液方面的研究进展
        1.3.1 含路易斯酸的非亲核与亲核电解液研究进展
        1.3.2 Mg(TFSI)₂和MgCl₂为添加剂的电解液体系研究进展
    1.4 镁硫电池在负极方面的研究现状
        1.4.1 Mg-C/Ti复合材料的研究进展
        1.4.2 镁合金负极的研究进展
        1.4.3 镁负极/电解液界面的研究进展
    1.5 主要研究内容
第2章 实验仪器和方法
    2.1 主要实验仪器与设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器实验仪器
    2.2 材料制备工艺
        2.2.1 Mg-Li负极
        2.2.2 Mg-C负极
        2.2.3 Mg-Ti负极
    2.3 正极与电解液的制备和电池组装
        2.3.1 正极制备
        2.3.2 电解液制备
        2.3.3 电池的组装
    2.4 物理表征方法
        2.4.1 X射线衍射测试
        2.4.2 扫描电子显微镜测试
        2.4.3 X射线光电子能谱测试
    2.5 电化学性能测试
        2.5.1 恒电流充放电测试
        2.5.2 循环伏安测试
        2.5.3 电化学阻抗谱测试
第3章 镁碳负极在镁硫电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 镁碳复合负极的制备及微观形貌的分析
    3.3 镁碳负极在镁硫电池中的应用及其电化学测试
        3.3.1 采用纯镁粉负极的电化学测试
        3.3.2 采用Mg/Super P复合负极的电化学测试
        3.3.3 采用Mg/石墨复合负极的电化学测试
    3.4 本章小结
第4章 镁锂负极在镁硫电池中的应用
    4.1 引言
    4.2 镁锂负极的制备及表征
        4.2.1 镁锂复合负极的制备及电化学测试
        4.2.2 镁锂复合负极的微观形貌和X射线衍射分析
        4.2.3 采用镁锂复合负极在电解液中的循环伏安测试
        4.2.4 采用镁锂复合负极的对称电池循环性能测试
        4.2.5 采用镁锂复合负极的恒流充放电测试
        4.2.6 采用镁锂复合负极在镁硫电池中的循环伏安测试
        4.2.7 采用镁锂复合负极的交流阻抗测试
        4.2.8 采用镁锂复合负极循环后的SEM和XRD测试
    4.3 本章小结
第5章 镁钛负极在镁硫电池中的应用
    5.1 引言
    5.2 镁钛复合负极在(HMDS)₂Mg电解液体系中的应用
        5.2.1 采用镁钛负极的放电测试
        5.2.2 采用镁钛负极的对称电池循环性能测试
        5.2.3 采用镁钛负极的交流阻抗测试
        5.2.4 采用镁钛负极循环后的SEM和XRD测试
    5.3 镁钛负极在MgClO₄/ACN电解液体系中的应用
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：3838012