多孔生物质碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用研究
发布时间：2021-11-25 04:23
随着当今社会的发展,化石能源短缺以及环境污染日益加剧,使得人们对绿色、环保、可持续的高效二次储能装置的需求也越来越高。高性能电池的研发,其核心是提高电池的循环寿命、功率密度、能量密度等三大技术指标。然而,由于受到理论比容量的限制,想进一步提升锂离子电池的能量密度已经非常困难。锂硫电池的正极为硫元素,负极为金属锂,其正极硫具有1675 mAh·g-1的高理论比容量,理论比能量能达到2600 Wh kg-1,是传统锂离子电池能量密度的35倍。并且硫资源丰富、价格低廉、环境友好,因此锂硫电池受到了广大科研人员的极大关注。而原料来源丰富、价格低廉、可再生、产率高的生物质多孔碳材料,由于其导电性好,比表面积高,还能通过杂原子（N、O、P、F）掺杂修饰碳材料抑制穿梭效应从而提高电池性能。本论文,我们主要研究了几种生活中常见、易得且高产率的生物质碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用:（1）榕树具有丰富的可再生的气生根即榕树须,在我国南方有大面积的种植。由榕树须制备的氮氧双掺杂的榕树须多孔碳NOPC,为碳硫复合物提供了大的比表面积和孔体积...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂硫电池结构示意图和典型的充放电曲线
图 3.1 活性炭 NOPC 和 NOPC/S 复合物的制备流程图Fig.3.1. Schematic of preparation of NOPC and NOPC/S composite..2 不同硫含量 NOPC/S 复合材料的制备我们采用熔融扩散法制备不同硫含量的 S/NOPC 复合材料。NOPC 和升华别按重量比为 2:3，1:2，1:3 研磨混合均匀，研磨好的混合物首先在 155 °C 12 h，然后进一步在 N2气氛中升温至 200 °C 恒温处理退火 1 h 以去除复合表面沉积的多余的硫。待管式炉冷却至室温后，最终得到不同硫含量的PC/S 复合材料。加热过程中升温速度为 5 摄氏度/分钟。.3 电极材料的制备为了评估 NOPC 的电化学性能，我们将所制备的 NOPC/S 复合材料和乙炔
20图3.3 (a)碳化后的榕树须FM；(b-f)活化后的榕树须活性炭NOPC；(g-i)硫含量分别为59.9%、62.9%、71.8%的 NOPC/S 复合物。Fig.3.3 SEM images of the carbonized products before activation (a), NOPC (b-f), (g)NOPC/S-59.9, (h) NOPC/S-62.9, and (i) NOPC/S-71.8.不同硫含量 NOPC/S 复合材料的 SEM 图像如图 3.3(d-i)所示。由图可以明显看出，硫负载到 NOPC 后，复合材料的表面变得更加粗糙，同时纳米片厚度增加。除此之外，之前观察到碳材料表面的多孔负载硫后消失,与此同时发现，材料表面会沉积部分硫颗粒[69]，并且随着硫含量的增加沉积的硫颗粒的量也会随之增加，特别是 NOPC/S-71.8%(图 3.3(i)所示)。在图 3.4 (a-b) 所示的高分辨率 TEM（HRTEM）图像中可以观察到 NOPC中含有丰富的微孔（大量白色点点代表多孔碳的丰富孔隙），这与 N2吸附-脱附结果一致（如图 3.2c）。致
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述[J]. 刁岩,谢凯,洪晓斌,熊仕昭. 化学学报. 2013(04)
本文编号：3517392
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂硫电池结构示意图和典型的充放电曲线
图 3.1 活性炭 NOPC 和 NOPC/S 复合物的制备流程图Fig.3.1. Schematic of preparation of NOPC and NOPC/S composite..2 不同硫含量 NOPC/S 复合材料的制备我们采用熔融扩散法制备不同硫含量的 S/NOPC 复合材料。NOPC 和升华别按重量比为 2:3，1:2，1:3 研磨混合均匀，研磨好的混合物首先在 155 °C 12 h，然后进一步在 N2气氛中升温至 200 °C 恒温处理退火 1 h 以去除复合表面沉积的多余的硫。待管式炉冷却至室温后，最终得到不同硫含量的PC/S 复合材料。加热过程中升温速度为 5 摄氏度/分钟。.3 电极材料的制备为了评估 NOPC 的电化学性能，我们将所制备的 NOPC/S 复合材料和乙炔
20图3.3 (a)碳化后的榕树须FM；(b-f)活化后的榕树须活性炭NOPC；(g-i)硫含量分别为59.9%、62.9%、71.8%的 NOPC/S 复合物。Fig.3.3 SEM images of the carbonized products before activation (a), NOPC (b-f), (g)NOPC/S-59.9, (h) NOPC/S-62.9, and (i) NOPC/S-71.8.不同硫含量 NOPC/S 复合材料的 SEM 图像如图 3.3(d-i)所示。由图可以明显看出，硫负载到 NOPC 后，复合材料的表面变得更加粗糙，同时纳米片厚度增加。除此之外，之前观察到碳材料表面的多孔负载硫后消失,与此同时发现，材料表面会沉积部分硫颗粒[69]，并且随着硫含量的增加沉积的硫颗粒的量也会随之增加，特别是 NOPC/S-71.8%(图 3.3(i)所示)。在图 3.4 (a-b) 所示的高分辨率 TEM（HRTEM）图像中可以观察到 NOPC中含有丰富的微孔（大量白色点点代表多孔碳的丰富孔隙），这与 N2吸附-脱附结果一致（如图 3.2c）。致
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述[J]. 刁岩,谢凯,洪晓斌,熊仕昭. 化学学报. 2013(04)
本文编号：3517392
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