BCN基纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用研究

发布时间：2024-03-10 15:33

　　锂硫(Li-S)电池以其超高的理论比容量(1672 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1)在新一代储能器件中脱颖而出。此外,作为Li-S电池中正极材料的单质硫具有储量丰富、环境友好以及价格低廉等优点,相较于目前广泛使用的锂离子电池正极材料更具优势。因此,Li-S电池被视为最具有竞争力的下一代可充电电池候选者之一。但是,硫正极仍受到单质硫电导率低、循环过程中体积变化大以及多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应等问题的制约,进而导致了电池低的硫利用率和差的循环性能。这些因素严重阻碍了Li-S电池的实际应用和商业化发展。为了解决上述问题,本论文以应用最广泛的碳基材料为出发点,针对纯碳材料对穿梭效应限制较差的问题,通过对硼碳氮(BCN)这种改性碳材料进行优化和改进,设计制备了一系列BCN基纳米复合材料作为硫的高效载体,研究了其电化学性能,并探索了 BCN基纳米复合材料在电池性能提升中的作用机制。具体研究内容如下:(1)利用简单的固相反应一步煅烧制备了 BCN纳米管(BCNNTs)材料,研究了其作为Li-S电池载硫材料时的电化学性能,并分析了其与LiPSs之间的作用机理。XRD、Ram...

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－４?Ｌｉ－Ｓ电池中的穿梭效应示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＰＳｓ?ｓｈｕｔｔｌｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｉｎ?Ｌｉ－Ｓ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．??－

山东大学博士学位论文??其充放电过程中的电化学反应表示如下：??负极：１６Ｌｉｅｌ６Ｌｉ＋＋１６ｅ－??正极：Ｓ８＋１６Ｌｉ＋＋１６ｅ■ｅ８Ｌｉ２Ｓ??总反应：１６Ｌｉ?＋?Ｓ８ｅ８Ｌｉ２Ｓ??１．２．２锂硫电池中存在的问题??虽然Ｌｉ－Ｓ电池相对于传统的锂离子电池具有更高的理论....

图１－５用于Ｌｉ－Ｓ电池的碳材料示意图［３５］

山东大学博士学位论文??硫／碳复合材料主要是将硫负载在具有大比表面积的碳基材料上，利用碳材??料的导电性来克服硫的绝缘性质。碳材料的多孔结构可以提供足够的空间来适应??充放电过程中硫的体积变化，并缓解ＬｉＰＳｓ的穿梭效应，从而提高硫的利用率和??Ｌｉ－Ｓ电池的循环性能。同时，其多....

图１－６ＣＭＫ－３／Ｓ复合材料的示意图及其电化学性能｜ｌ７１

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图１－８?（ａ）石墨烯／硫复合材料的合成原理图［４４］；?（ｂ）羟基化石墨烯／硫纳米复合材料的合??成过程示意图［４７］

山东大学博士学位论文??人［４１］通过加热硫和阳极氧化铝＠碳的混合物来确保硫选择性沉积在碳纳米管的??内部空间中（图ｌ－７ｂ）。去除氧化铝模板后，制备出硫＠碳纳米管复合材料。复??合材料中的硫含量为７５?ｗｔ％，在０．２?Ｃ下经过１５０次循环后可提供７０６?ｍＡｈ?ｇ—１??的可....

本文编号：3925012