鋰硫電池因具有高的能量密度（2600 Wh kg-1）、正極硫的價(jià)格低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是下一代極具有應(yīng)用前景的二次可充電電池體系。在過去的十幾年里,鋰硫電池的研究受到了廣泛的關(guān)注,然而其容量的快速衰退、硫的利用率和負(fù)載量低、倍率性能差以及庫(kù)倫效率低等問題仍然限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。這些問題主要源于硫不導(dǎo)電,充放電過程中80%的體積膨脹和多硫化鋰的溶解導(dǎo)致的穿梭效應(yīng)。針對(duì)這些問題,本論文圍繞鋰硫電池正極載體材料的設(shè)計(jì),合成了不同種類的無機(jī)納米材料,通過化學(xué)吸附中間產(chǎn)物多硫化鋰和促進(jìn)多硫化鋰的轉(zhuǎn)化,用以改善鋰硫電池性能。結(jié)合理論計(jì)算探究了這些材料對(duì)多硫化物的吸附強(qiáng)度,并且在分子角度上理解其相互作用的演變過程的本質(zhì)。本論文主要的研究?jī)?nèi)容如下:（1）具有強(qiáng)化學(xué)吸附多硫化鋰作用的氮化鈦空心球的可控合成及其在鋰硫電池中的應(yīng)用。通過硬模板法和后續(xù)氨氣煅燒的方法制備了具有導(dǎo)電性和化學(xué)極性的氮化鈦空心球,該納米材料平均直徑為～160 nm,當(dāng)用于鋰硫電池正極硫的載體時(shí),硫含量為70%條件下,所得電極在0.5和1.0 C下可以穩(wěn)定循環(huán)300圈。更重要的是,即使在3.6 mg.cm-2的高硫負(fù)載... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 鋰硫電池工作原理
        1.2.2 鋰硫電池面臨的挑戰(zhàn)
    1.3 鋰硫電池正極載體材料的研究進(jìn)展
        1.3.1 金屬氧化物
        1.3.2 金屬硫化物
        1.3.3 金屬碳化物（包含MXene）
        1.3.4 金屬氮化物
    1.4 鋰硫電池高能量密度簡(jiǎn)介
    1.5 本論文的選題背景和主要研究?jī)?nèi)容
    1.6 參考文獻(xiàn)
第二章 具有強(qiáng)化學(xué)吸附多硫化鋰作用的氮化鈦空心球的可控合成及其在鋰硫電池中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 材料合成
        2.2.2 材料表征
        2.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.2.4 多硫化物的褪色實(shí)驗(yàn)
        2.2.5 理論計(jì)算方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 材料形貌與表征
        2.3.2 氮化鈦空心球/硫作為鋰硫電池正極的電化學(xué)性能研究
        2.3.3 氮化鈦材料對(duì)硫和多硫化鋰吸附機(jī)制的探討
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 參考文獻(xiàn)
2作為一種新型的鋰硫電池正極硫的載體">第三章 導(dǎo)電的和極性的TiB₂作為一種新型的鋰硫電池正極硫的載體
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料合成
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
        3.2.4 多硫化物的吸附實(shí)驗(yàn)
        3.2.5 理論計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形貌表征
2/S正極的電化學(xué)性能研究">        3.3.2 TiB₂/S正極的電化學(xué)性能研究
2與多硫化物之間的吸附作用">        3.3.3 TiB₂與多硫化物之間的吸附作用
2自硫化機(jī)制的探討">        3.3.4 TiB₂自硫化機(jī)制的探討
2對(duì)多硫化鋰的錨定效應(yīng)">        3.3.5 自硫化TiB₂對(duì)多硫化鋰的錨定效應(yīng)
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻(xiàn)
i/rGO納米片復(fù)合材料用于高性能鋰硫電池載體">第四章 具有促進(jìn)多硫化物的吸附和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化作用的超薄Co-B_i/rGO納米片復(fù)合材料用于高性能鋰硫電池載體
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料合成
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 材料對(duì)多硫化鋰的吸附測(cè)試
        4.2.4 材料對(duì)多硫化物的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
        4.2.5 鋰硫電池的電化學(xué)性能測(cè)試
        4.2.6 理論計(jì)算
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料表征結(jié)果分析
i對(duì)多硫化鋰的吸附和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的研究">        4.3.2 Co-B_i對(duì)多硫化鋰的吸附和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的研究
        4.3.3 鋰硫電池電化學(xué)性能研究
i固硫作用和鋰離子在其表面的擴(kuò)散性質(zhì)">        4.3.4 理論計(jì)算探究Co-B_i固硫作用和鋰離子在其表面的擴(kuò)散性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻(xiàn)
第五章 電催化多硫化鋰的轉(zhuǎn)化的Ni-B用于高性能鋰硫電池
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 材料合成
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 電催化多硫化鋰的轉(zhuǎn)化測(cè)試
        5.2.4 鋰硫電池電化學(xué)性能測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 材料表征結(jié)果分析
        5.3.2 Ni-B對(duì)多硫化鋰的電催化測(cè)試
        5.3.3 鋰硫電池電化學(xué)性能研究
    5.4 本章小結(jié)
    5.5 參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
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附件
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3162414