采用碳復(fù)合納米電極材料是提升鋰/鈉離子電池電極材料電化學(xué)性能的重要方法之一。本論文發(fā)展了用核殼結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物制備中空結(jié)構(gòu)的FeSe2/C納米球,及空心核殼結(jié)構(gòu)的FeS2@C納米球的方法。作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí),中空結(jié)構(gòu)的FeSe2/C納米球表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。另外,將合成的中空核殼結(jié)構(gòu)FeS2@C納米球熔融灌硫得到FeS2-S@C復(fù)合材料,其作為鋰硫電池的硫正電極材料時(shí),該復(fù)合材料同樣表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能。本論文主要可以歸結(jié)為下面兩點(diǎn):1、發(fā)展了用核殼結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物Fe304@RF(間苯二酚甲醛)納米球硒化和碳化同步進(jìn)行制備中空結(jié)構(gòu)的FeSe2/C納米球的方法。該FeSe2/C納米球作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí),包覆的碳材料不僅能夠有效緩解FeSe2在電化學(xué)循環(huán)過程中引起的體積膨脹,而且提高了電極材料的導(dǎo)電性。該材料在0.05 A g-1的電流密度下可逆放電比容量為474 mA h g-1;在2.0和5.0 A g-1電流密度下比容量分別為 364.5 和 316.5 mAh g-1。2、設(shè)計(jì)了一種中空核殼結(jié)構(gòu)的FeS2@C納米球作為硫基正極材料的載體,提升了鋰硫電池的電化學(xué)性能。用核殼結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物Fe304@C合成了 FeS2@C納米球,其進(jìn)一步熔融灌硫得到FeS2-S@C復(fù)合材料。該空心結(jié)構(gòu)為硫的負(fù)載提供了載體,同時(shí)其有效地降低了鋰硫電池在循環(huán)過程中出現(xiàn)的穿梭效應(yīng);其次,FeS2對(duì)多硫化合物有催化轉(zhuǎn)化作用,且其多孔的納米結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槎嗔蚧锏霓D(zhuǎn)化提供更多的活性位點(diǎn),促進(jìn)充放電過程中化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生;最后,碳復(fù)合能有效改善該硫基正極材料的導(dǎo)電性,進(jìn)而提升電極材料的電化學(xué)性能。該材料在0.5 C的倍率下循環(huán)60圈,保持著518.4 mAh g-1的可逆充電比容量;在0.5 C倍率下循環(huán)200圈后再在1.0 C倍率下循環(huán)至500圈,還可以保持著387.8 mA h g-1的可逆放電比容量。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB332;TM912
【部分圖文】：

（１）鋰離子電池的主要結(jié)構(gòu)逡逑完整的鋰電池主要包括五部分：正負(fù)極片，電解液，電池上下殼子和隔膜，逡逑如圖１．２所示。電性材料和集流體共同組成電池的正負(fù)極片，其中正極材料的集逡逑流體采用鋁片，負(fù)極材料的集流體采用銅片。電極材料由活性材料，粘結(jié)劑和導(dǎo)逡逑電添加劑三者共同均勻混合得到。正極活性材料通常為含鋰的金屬化合物材料，逡逑如錳酸鋰、磷酸鐵鋰等材料。電池的負(fù)極材料主要是各種過渡金屬氧化物和碳類逡逑材料。常見的導(dǎo)電添加劑是ｓｕｐｅｒ邋Ｐ。有機(jī)相的粘結(jié)劑為ＮＭＰ為溶劑的ＰＶＤＦ相，逡逑水溶性的粘結(jié)劑為海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉。隔膜是電子絕緣體，一般為聚合逡逑物多孔膜，用來使電池的正極和負(fù)極隔離開，只有鋰離子可以通過。電解液一般逡逑為有機(jī)溶液，其可以作為媒介使電極間發(fā)生離子遷移，常見的電解液鹽有ＬｉＰＦ６，逡逑ＬｉＣＦ３Ｓ０３邋和邋ＬｉＢＦ４。逡逑２逡逑

ＨＨ逡逑Ａ／Ｂ：邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ；邋ｎｅｇａｔｉｖｅ邋（Ａ），邋ｐｏｓｉｔｉｖｅ邋（Ｂ）逡逑圖１．２鋰離子電池的組成逡逑（２）鋰離子電池的工作原理逡逑鋰離子電池的輸出電壓等于正極材料和負(fù)極材料的鋰離子嵌入／脫出的電壓逡逑差值，因此必須分別采用兩個(gè)能夠可逆進(jìn)行鋰離子脫嵌的化合物材料來作為其正逡逑負(fù)極的電極材料。在鋰離子電池的放電過程中，鋰離子從電池的負(fù)極材料掙脫出，逡逑浸入電解液通過隔膜最后嵌入于正極材料中，然而在相反的充電過程中，鋰離子逡逑從電池的正極材料中掙脫出，經(jīng)過電解液穿過隔膜最后嵌進(jìn)電池的負(fù)極材料，其逡逑充放電過程的機(jī)理如圖１．３。逡逑／．Ｃｕｒｒｅｎｔ邐0ｉ？ｌｗｇｉｎｇ邐Ｌ．邐Ｃｈａｒｇｉｎｇ邐ｃｕｒｒｅｎｔ邋．逡逑１邐ｉ邋１邋ｊ邋Ｉ逡逑ｐｒ邐W邐｜Ｈｒ邐／邐＾逡逑ＩＩＰ＂１邋＂＂＂＂＂＇＂＂＂Ｉ＇ＭＪｒｏｌｙｔｅ邐…＂ｍｉｌ邐．．邋ｙ邐￡１痛ｌｙｉｅ．ｍ圃逡逑＾邐Ｉ：邐和邋２逡逑ｒ；？°—：邐：邐－ｗ：ｆ邐｜邋．■；；，；邋；．逡逑Ａｎｏｄｅ邐Ｃａｔｈｏｄｅ邐Ａｎｏｄｅ邐

浸入電解液通過隔膜最后嵌入于正極材料中，然而在相反的充電過程中，鋰離子逡逑從電池的正極材料中掙脫出，經(jīng)過電解液穿過隔膜最后嵌進(jìn)電池的負(fù)極材料，其逡逑充放電過程的機(jī)理如圖１．３。逡逑／．Ｃｕｒｒｅｎｔ邐0ｉ？ｌｗｇｉｎｇ邐Ｌ．邐Ｃｈａｒｇｉｎｇ邐ｃｕｒｒｅｎｔ邋．逡逑１邐ｉ邋１邋ｊ邋Ｉ逡逑ｐｒ邐W邐｜Ｈｒ邐／邐＾逡逑ＩＩＰ＂１邋＂＂＂＂＂＇＂＂＂Ｉ＇ＭＪｒｏｌｙｔｅ邐…＂ｍｉｌ邐．．邋ｙ邐￡１痛ｌｙｉｅ．ｍ圃逡逑＾邐Ｉ：邐和邋２逡逑ｒ；？°—：邐：邐－ｗ：ｆ邐｜邋．■；；，；邋；．逡逑Ａｎｏｄｅ邐Ｃａｔｈｏｄｅ邐Ａｎｏｄｅ邐Ｃａｔｈｏｄｅ逡逑＿邐＿邐Ｗ邐＋逡逑、邐、邐￥ｆ｜＞ａｒａｔ0ｆ邐＾邋Ｊ邋ｙ邐Ｓｅｐａｒａｔｏｒ邐Ｊ逡逑圖１．３鋰離子電池的工作原理逡逑３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Thang Ngoc Cong;;Progress in electrical energy storage system:A critical review[J];Progress in Natural Science;2009年03期

本文編號(hào)：2833761