金属氢氧化物改性锂硫电池正极材料的制备及其性能研究

发布时间：2022-12-22 01:37

　　单质硫的理论比容量高达1675 mAhg-1,同时具有价格低廉、环境友好等优点,其与金属锂构成锂硫电池,理论能量密度为2600 Wh Kg-1,被认为是最具有发展前景的二次电池体系之一。然而单质硫与Li2S的电绝缘性以及电化学反应中间产物多硫化物的“穿梭效应”等问题降低了锂硫电池电极的活性物质利用率和循环寿命,严重阻碍了锂硫电池的产业化进程。本文采用金属氢氧化物对硫/碳正极材料进行改性,制备了新型复合硫正极材料用以改善锂硫电池的电化学性能。采用热处理和水热法制备氢氧化钴包覆硫/碳复合材料（Co（OH）2S/CCB）。复合材料中,硫嵌入到导电炭黑的孔隙中形成硫/碳纳米球,氢氧化钴纳米片包覆在硫/碳表面,以此复合材料为正极的锂硫电池显示出了良好的电化学性能。在0.1 C充放电时,Co（OH）2@S/CCB电极的首次放电容量为993 mAhg-1,经过100次循环,容量仍可保持为779 mAhg-1;即使是在1C的电流密度下循环200次后,仍可保持其71.2%的初始容量,库伦效率一直保持在97%以上。采用热处理结合化学沉淀法制备氢氧化镍修饰硫/碳复合材料（Ni（OH）2@S/CCB）。复合材... 

【文章页数】：76 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 硫的存在形式
        1.2.2 锂硫电池结构
        1.2.3 锂硫电池工作原理
        1.2.4 影响锂硫电池性能的因素
    1.3 锂硫电池正极材料的研究进展
        1.3.1 硫/碳复合材料
            1.3.1.1 多孔碳-硫复合正极材料
            1.3.1.2 碳纳米纤维/碳纳米管-硫复合正极材料
            1.3.1.3 石墨烯/氧化石墨烯-硫复合材料
            1.3.1.4 混合碳-硫复合正极材料
        1.3.2 硫/导电聚合物复合材料
            1.3.2.1 硫/聚毗咯复合材料
            1.3.2.2 硫/聚苯胺复合材料
            1.3.2.3 其他硫/聚合物复合材料
        1.3.3 氧化物添加/包覆硫复合正极材料
        1.3.4 硫化物正极材料
    1.4 锂硫电池电解液及负极材料的研究进展
        1.4.1 锂硫电池电解液
        1.4.2 锂硫电池负极材料
    1.5 选题依据和主要研究内容
第二章 实验方法和仪器
    2.1 实验仪器与试剂
        2.1.1 仪器和设备
        2.1.2 化学试剂
    2.2 材料表征
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 拉曼分析(Raman)
        2.2.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.2.4 扫描电子显微分析(SEM)
        2.2.5 透射电子显微分析(TEM)
        2.2.6 热重分析(TG)
        2.2.7 等离子体发射光谱分析(ICP-AES)
    2.3 电池装配
        2.3.1 极片的制备
        2.3.2 电池的装配
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 恒流充放电测试
        2.4.2 循环伏安测试(CV)
        2.4.3 电化学阻抗谱测试(EIS)
第三章 氢氧化钴包覆硫碳复合正极材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 复合材料的制备
        3.2.1 S/CCB复合材料的制备
        3.2.2 Co(OH)_2@S/CCB复合材料的制备
    3.3 材料的结构和形貌分析
    3.4 电化学性能测试
    3.5 本章小结
第四章 氢氧化镍修饰硫碳复合正极材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 材料的制备
        4.2.1 S/CCB复合材料的制备
        4.2.2 Ni(OH)_2@S/CCB复合材料的制备
    4.3 材料的结构和形貌分析
    4.4 电化学性能测试
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池电极材料研究进展[J]. 周恒辉,慈云祥,刘昌炎.  化学进展. 1998(01)



本文编号：3723177