隨著科技的快速發(fā)展,人們對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備的要求不斷提高,尤其是在新能源汽車電池的開發(fā)上,傳統(tǒng)鋰離子電池的容量已經(jīng)到達(dá)極限,不能滿足市場(chǎng)的需求。鋰硫電池作為一種新型二次能源,憑借著環(huán)境友好和高理論比容量等特點(diǎn)廣受關(guān)注。但鋰硫電池中存在的諸多問題,如活性物質(zhì)利用率低、正極材料的體積膨脹和多硫化物（LiPSs）的穿梭效應(yīng)等都限制了其商業(yè)化的使用。為解決上述問題,本文在多孔碳球的合成基礎(chǔ)上,通過兩種改性方式對(duì)其進(jìn)行修飾,并將修飾后的碳材料涂覆在商業(yè)聚丙烯（PP）隔膜表面,探索其對(duì)隔膜電化學(xué)性能和鋰硫電池循環(huán)性能的影響。首先,以多巴胺為氮（N）源和碳（C）源合成多孔碳微球（MCS）;以九水硝酸鐵（Fe（NO3）3·9H2O）為鐵源,通過煅燒浸漬過鐵鹽的碳微球,成功將鐵元素?fù)诫s在碳微球的內(nèi)部。通過比較不同摻雜比的微球形貌和性能,確定最佳工藝參數(shù),并將該鐵、氮共摻雜碳微球（Fe/N@MCS）用于商業(yè)PP隔膜修飾。在0.2C電流密度下,初始放電容量高達(dá)1398.3 mAh/g;在0.5 C大電流密度下,初始放電容量仍然可達(dá)922.4 mAh/g。其次,通過水熱法在聚多巴胺微球表面包覆一層二硫化鉬（MoS2... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)
摘要
Abstract
符號(hào)說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池概述
        1.2.1 鋰硫電池的反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 鋰硫電池領(lǐng)域目前存在的技術(shù)問題
            1.2.2.1 鋰硫電池面臨的主要問題
            1.2.2.2 鋰硫電池的優(yōu)化方案
    1.3 鋰硫電池隔層的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳材料隔層
        1.3.2 導(dǎo)電聚合物隔層
    1.4 鋰硫電池隔膜的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 金屬氧化物改性隔膜
        1.4.2 碳基復(fù)合材料改性隔膜
        1.4.3 聚合物改性隔膜
    1.5 本課題的研究目的和主要內(nèi)容
        1.5.1 選題的背景、目的和意義
        1.5.2 本論文的主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 電極的制備及電池的組裝
        2.3.1 電極的制備
        2.3.2 電池的組裝
    2.4 測(cè)試與表征方法
        2.4.1 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.4.2 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.4.3 熱重測(cè)試分析(TG)
        2.4.4 比表面積測(cè)試(BET)
        2.4.5 拉曼光譜測(cè)試分析(Raman)
        2.4.6 X射線光電子能譜測(cè)試分析(XPS)
        2.4.7 X射線衍射測(cè)試分析(XRD)
        2.4.8 傅里葉變換紅外光譜測(cè)試分析(FTIR)
        2.4.9 多硫化物穿梭實(shí)驗(yàn)
        2.4.10 電化學(xué)性能測(cè)試方法
            2.4.10.1 電導(dǎo)率測(cè)試分析
            2.4.10.2 恒電流充放電測(cè)試
            2.4.10.3 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)
            2.4.10.4 循環(huán)倍率測(cè)試
            2.4.10.5 電化學(xué)阻抗測(cè)試(EIS)
第三章 鐵/氮碳復(fù)合微球的制備及應(yīng)用研究
    3.1 引言
    3.2 Fe/N@MCS復(fù)合材料及其修飾隔膜的制備
        3.2.1 MCS的制備
        3.2.2 Fe/N@MCS復(fù)合材料的制備
        3.2.3 Fe/N@MCS復(fù)合材料改性隔膜的制備
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 Fe/N@MCS復(fù)合材料及其修飾隔膜的微觀形貌表征分析
        3.3.2 Fe/N@MCS復(fù)合材料的比表面積測(cè)試分析
        3.3.3 Fe/N@MCS復(fù)合材料的X射線衍射分析
        3.3.4 Fe/N@MCS復(fù)合材料拉曼測(cè)試分析
        3.3.5 Fe/N@MCS復(fù)合材料的X射線光電子能譜測(cè)試分析
        3.3.6 Fe/N@MCS復(fù)合材料修飾隔膜的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試分析
        3.3.7 Fe/N@MCS復(fù)合材料修飾隔膜導(dǎo)電性能測(cè)試分析
        3.3.8 Fe/N@MCS復(fù)合材料修飾隔膜電化學(xué)性能和催化特性分析
            3.3.8.1 循環(huán)性能測(cè)試
            3.3.8.2 倍率性能測(cè)試
            3.3.8.3 交流阻抗測(cè)試
            3.3.8.4 催化特性研究分析
        3.3.9 LiPSs擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)
        3.3.10 Fe/N@MCS復(fù)合材料與LiPSs作用機(jī)制
    3.4 本章小結(jié)
第四章 二硫化鉬/碳復(fù)合微球的制備及應(yīng)用研究
    4.1 引言
    4.2 MoS_2@MCS復(fù)合材料及其修飾隔膜的制備
        4.2.1 PDS的制備
        4.2.2 MoS_2@MCS復(fù)合材料的制備
        4.2.3 MoS_2@MCS復(fù)合材料改性隔膜的制備
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.3.1 MoS_2@MCS復(fù)合材料及其修飾隔膜的微觀形貌表征
        4.3.2 MoS_2@MCS復(fù)合材料的X射線衍射分析
        4.3.3 MoS_2@MCS復(fù)合材料的拉曼測(cè)試分析
        4.3.4 MoS_2@MCS復(fù)合材料的X射線光電子能譜測(cè)試分析
        4.3.5 MoS_2@MCS復(fù)合材料的比表面積測(cè)試分析
        4.3.6 MoS_2@MCS復(fù)合材料修飾隔膜電化學(xué)性能和催化特性分析
            4.3.6.1 循環(huán)性能測(cè)試
            4.3.6.2 倍率性能測(cè)試
            4.3.6.3 交流阻抗測(cè)試
            4.3.6.4 循環(huán)伏安測(cè)試分析
        4.3.7 LiPSs擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)
        4.3.8 粘接劑種類對(duì)電池性能的影響
            4.3.8.1 粘接劑的基礎(chǔ)性能表征分析
            4.3.8.2 壽命循環(huán)測(cè)試
            4.3.8.3 交流阻抗測(cè)試
            4.3.8.4 修飾隔膜形貌結(jié)構(gòu)表征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師介紹
專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Battery Separators Functionalized with Edge-Rich MoS2/C Hollow Microspheres for the Uniform Deposition of Li2S in High-Performance Lithium-Sulfur Batteries[J]. Nan Zheng,Guangyu Jiang,Xiao Chen,Jiayi Mao,Nan Jiang,Yongsheng Li.  Nano-Micro Letters. 2019(03)
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[3]A metal nitride interlayer for long life lithium sulfur batteries[J]. Jin-Lei Qin,Huiyou Zhao,Jia-Qi Huang.  Journal of Energy Chemistry. 2019(02)
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[6]Pyrolyzed bacterial cellulose/graphene oxide sandwich interlayer for lithium–sulfur batteries[J]. Yu-Di Shen,Zhi-Chang Xiao,Li-Xiao Miao,De-Bin Kong,Xiao-Yu Zheng,Yan-Hong Chang,Lin-Jie Zhi.  Rare Metals. 2017(05)
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博士論文
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碩士論文
[1]鋰硫電池用金屬化合物/氮摻雜碳復(fù)合材料的研究[D]. 張蕊蕊.河南師范大學(xué) 2018
[2]硫碳正極與聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜在鋰硫電池中的應(yīng)用研究[D]. 林揚(yáng)森.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]改性聚丙烯隔膜的制備及在鋰硫電池中的應(yīng)用[D]. 李靜.新疆大學(xué) 2017
[4]多孔碳/硫復(fù)合物的制備與改性及在鋰硫電池中的應(yīng)用[D]. 梁霄.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3674464