【摘要】：鋰離子電池作為一種新型的二次能源電池,因其具有較高的工作電壓、無(wú)記憶效應(yīng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而有很廣闊的應(yīng)用前景。但是,目前商業(yè)化的石墨負(fù)極材料比容量較低僅為372 mA h g~(-1),因此尋找更高容量的環(huán)保型非碳類(lèi)負(fù)極材料是近幾年鋰離子電池的重要研究方向之一。二硫化鉬的理論比容量為670mA h g~(-1),較高的比容量和具有與石墨烯類(lèi)似的片層狀結(jié)構(gòu)近年來(lái)引起科學(xué)工作者們的廣泛研究。但是二硫化鉬本身的導(dǎo)電性較差,而且在脫嵌鋰的過(guò)程中存在一定程度的體積膨脹,二硫化鉬存在的這些缺點(diǎn)限制了其在鋰離子電池領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。為了解決二硫化鉬電極材料存在的上述問(wèn)題,本文制備了二硫化鉬/石墨烯,二硫化鉬/碳等復(fù)合材料來(lái)改善其電化學(xué)性能。采用水熱法制備了二硫化鉬/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料,研究了水熱體系中乙二胺添加劑對(duì)二硫化鉬/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料形貌和電化學(xué)性能的影響。采用XRD,SEM和TEM等方法對(duì)復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果表明,添加乙二胺后復(fù)合材料具有與石墨烯凝膠類(lèi)似的形貌,較薄的二硫化鉬生長(zhǎng)于石墨烯上,兩者間的協(xié)同作用抑制了彼此的堆疊。恒流充放電測(cè)試方法表明,當(dāng)乙二胺的濃度為0.2 mol L~(-1)時(shí),表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能,電流密度為200 mA g~(-1)時(shí),充放電循環(huán)120圈后,電極比容量仍保持有816.6 mA h g~(-1);電流密度為2000 mA g~(-1)時(shí),比容量仍可達(dá)到683.8 mA h g~(-1)。在二硫化鉬/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料的基礎(chǔ)上,以聚苯胺為含氮碳源,制備了二硫化鉬/氮摻雜石墨烯/碳復(fù)合材料,并研究了不同聚苯胺含量和不同煅燒溫度對(duì)材料電化學(xué)性能的影響。當(dāng)二硫化鉬與聚苯胺的質(zhì)量比為1:2時(shí),復(fù)合材料表現(xiàn)出較高且較穩(wěn)定的循環(huán)性能。另外,電化學(xué)測(cè)試方法表明,當(dāng)煅燒溫度為800℃時(shí),復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的脫嵌鋰性能,在電流密度200 mA g~(-1)充放電循環(huán)200圈后,比容量達(dá)到761.9 mA h g~(-1)。采用球磨法和高溫固相法制備了二硫化鉬/碳復(fù)合材料。通過(guò)球磨法分別使用葡萄糖和聚苯胺對(duì)二硫化鉬進(jìn)行包覆。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,碳化的聚苯胺和碳化葡萄糖包覆的二硫化鉬都表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能,碳化的聚苯胺包覆的二硫化鉬表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)性能。在電流密度為200 mA g~(-1),充放電循環(huán)500圈后,比容量為581.4 mA h g~(-1)。
【圖文】：

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文子電池由正極、負(fù)極、集流體、隔膜和電解液等五個(gè)主要部分組 所示。正極材料主要包括錳酸鋰和磷酸鐵鋰以及三元材料等[7]料是石墨。電解液在鋰離子電池中起電子傳輸作用，電解液一和電解質(zhì)鋰鹽組成，其中，有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙酯和碳酸二甲酯等[8]。由于電解液中含有濃度極高的有機(jī)溶劑具有耐有機(jī)溶劑腐蝕的特點(diǎn)，目前使用的隔膜基體材料主要有高分子聚合物。

圖 1-2 鋰離子電池工作原理圖Fig.1-2 The principle of Li-ion battery負(fù)極材料研發(fā)概況子電池中，負(fù)極材料在電池比容量、功率以及庫(kù)倫效率重的作用。理想中的負(fù)極材料應(yīng)該滿(mǎn)足以下幾個(gè)特點(diǎn)[11]較低的電壓平臺(tái)；較高且較穩(wěn)定的循環(huán)比容量；與有機(jī)電解質(zhì)的相容性較好；鋰離子容易嵌入與脫出負(fù)極材料，，庫(kù)倫效率接近 100%；材料無(wú)污染、來(lái)源豐富且價(jià)格低廉。負(fù)極材料有碳素材料、硅基材料、錫基材料、鈦酸鋰材
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ136.12;TB33

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本文編號(hào)：2652912