自支撑碳基复合膜电极的构筑及其在锂硫电池中的应用

发布时间：2022-10-31 18:28

　　锂硫电池因其高能量密度、活性物质硫储量丰富、环境友好等特性,逐渐成为产业界关注的对象,是最具有应用前景的储能器件之一。提高电极硫负载量是实现高比能锂硫电池的重要途径之一。传统高载硫电极的制备方式通常是调控浆料涂布厚度,但在极片烘干过程中涂层容易脱落而导致电极结构损坏。同时高载硫体系下,电化学反应中间产物—多硫化物（Li₂S_n（4≤n≤8））的“穿梭效应”导致电池容量衰减迅速、库伦效率降低、自放电现象严重。在课题组前期研究工作和文献调研的基础上,本论文的主要研究内容和结果如下:（1）基于酸化处理的商业化碳纳米管（CNTs）,采用简易的真空抽滤工艺制备三维自支撑CNTs膜。以Li₂S₆为活性物质,在高载硫（载硫量:4.74 mg）条件下,探讨不同厚度CNTs膜对复合电极电化学性能的影响。研究结果表明,CNTs/Li₂S₆复合电极的电化学性能随着CNTs膜厚度的增加而有效改善。当CNTs膜电极厚度为300μm时,CNTs/Li₂S_... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池简介
        1.2.1 锂硫电池反应机理
        1.2.2 锂硫电池的问题
    1.3 国内外研究进展
        1.3.1 复合电极改性
            1.3.1.1 纳米结构导电碳/硫复合电极
            1.3.1.2 石墨相氮化碳/硫复合电极
            1.3.1.3 石墨烯/硫复合电极
            1.3.1.4 氧化石墨烯/硫复合电极
            1.3.1.5 功能型粘结剂改性电极
        1.3.2 电解液改性
        1.3.3 隔膜涂层改性
        1.3.4 功能化插层
        1.3.5 新型电池结构设计
    1.4 论文选题依据及研究内容
第二章 实验原材料、设备及测试方法
    2.1 实验原材料
    2.2 实验设备
    2.3 材料的物理性能表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.3.3 电子显微镜分析(SEM)
        2.3.4 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.3.5 紫外-可见吸收光谱分析(UV-vis)
        2.3.6 X射线光子能谱分析(XPS)
    2.4 电池电化学性能测试
        2.4.1 循环伏安法测试(CV)
        2.4.2 恒电流充放电测试
        2.4.3 电化学阻抗谱(EIS)
第三章 自支撑CNTs/Li_2S_6膜电极构筑及其在锂硫电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 自支撑CNTs膜电极的制备
        3.2.2 CNTs/Li_2S_6复合膜电极的电池组装及测试
    3.3 材料表征
        3.3.1 自支撑CNTs膜的物相分析
        3.3.2 自支撑CNTs膜的形貌表征
    3.4 电池性能测试与分析
        3.4.1 电化学性能测试
        3.4.2 阻抗测试
    3.5 电极XPS测试
    3.6 本章小结
第四章 自支撑g-C_3N_4/CNTs/Li_2S_6膜电极构筑及其在锂硫电池中的应用
    4.1 引言
    4.2实验
        4.2.1 g-C_3N_4 的制备
        4.2.2 g-C_3N_4/CNTs/Li_2S_6复合膜电极的制备
    4.3 材料表征
        4.3.1 g-C_3N_4/CNTs复合膜的物相表征
        4.3.2 g-C_3N_4/CNTs复合膜的形貌表征
        4.3.3 Li_2S_6吸附实验
    4.4 电池性能的测试与分析
        4.4.1 电化学性能测试
        4.4.2 阻抗测试
        4.4.3 自放电行为测试
    4.5 电极XPS与 FT-IR测试
    4.6 本章小结
第五章 自支撑GO/CNTs/Li_2S_6膜电极的构筑及其在锂硫电池中的应用
    5.1 引言
    5.2 GO/CNTs/Li_2S_6复合膜电极的制备
    5.3 材料表征
        5.3.1 GO/CNTs复合膜的物相表征
        5.3.2 GO/CNTs复合膜的形貌表征
        5.3.3 Li_2S_6吸附实验
    5.4 电池性能的测试与分析
        5.4.1 电化学性能测试
        5.4.2 阻抗测试
        5.4.3 自放电行为测试
    5.5 电极XPS测试
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在校期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向锂硫电池的高负载量碳硫复合正极材料研究进展[J]. 张腾,唐天宇,侯仰龙.  材料导报. 2019(01)
[2]锂硫电池系统研究与展望[J]. 邓南平,马晓敏,阮艳莉,王晓清,康卫民,程博闻.  化学进展. 2016(09)
[3]锂硫电池正极复合材料研究现状[J]. 杨蓉,邓坤发,刘晓艳,曲冶,雷京,任冰.  化工进展. 2015(05)
[4]碳质材料在锂硫电池中的应用研究进展[J]. 张强,程新兵,黄佳琦,彭翃杰,魏飞.  新型炭材料. 2014(04)
[5]锂硫电池正极研究现状及产品化前景[J]. 周矗,徐倩,李合琴,乔恺,张静,唐琼.  新材料产业. 2014(04)
[6]锂/硫电池的研究现状、问题及挑战[J]. 胡菁菁,李国然,高学平.  无机材料学报. 2013(11)
[7]锂硫电池性能改善研究进展[J]. 李娜,李景印,李昌家,郭玉凤.  材料导报. 2012(S2)
[8]高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 梁宵,温兆银,刘宇.  化学进展. 2011(Z1)
[9]温度和添加剂对锂硫电池自放电的影响[J]. 熊仕昭,谢凯,洪晓斌,荣利霞.  电池工业. 2010(06)

博士论文
[1]锂硫电池硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能研究[D]. 汪东煌.浙江大学 2018

硕士论文
[1]石墨制备石墨烯过程中产物三维结构及电学性能变化研究[D]. 王培草.西南科技大学 2015
[2]MS2（M=Sn、Mo）@氮掺杂碳复合微纳纤维/Li2S6复合电极的制备及其电化学行为研究[D]. 薛嗣康.江苏大学 2019



本文编号：3699494