鋰硫電池具有遠高于已商業(yè)化應用的鋰離子電池能量密度,受到研究者的青睞。然而,活性物質(zhì)硫?qū)щ娦暂^差、循環(huán)過程中伴隨著較大的體積變化以及多硫化物易溶于電解液等缺點,導致現(xiàn)階段鋰硫電池的實際應用受到極大的制約。針對硫正極以上缺陷,本文一方面選擇導電性良好的乙炔黑（AB）和多壁碳納米管（MWCNTs）材料,提升硫/碳復合材料的導電性,增強材料的倍率性能;另一方面,在碳/硫復合材料表面包覆一層聚吡咯（PPY）,從而有效緩解充放電過程中體積變化和穿梭效應。最終從改善硫的導電性與降低多硫化物溶解兩個角度共同入手來提升鋰硫電池正極材料的電化學性能。論文具體研究內(nèi)容與主要結(jié)論如下:（1）采用物理硫沉積法制備了乙炔黑/硫（AB/S）復合材料,探究不同硫含量對正極材料結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響。結(jié)果表明,在硫含量為50%,放電倍率為0.2C時,循環(huán)100次比容量仍有740mAh/g;為了加強乙炔黑對多硫化物的吸附性能,對AB進行酸處理改性,增大比表面積的同時,在其表面引入羧基、羥基等含氧基團,并將其與硫復合,并表征其電化學性能。結(jié)果表明,酸處理改性后的AB/S正極在0.2 C倍率下,循環(huán)100次正極材料的放電比... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池概述
        1.2.1 鋰硫電池的結(jié)構(gòu)和工作原理
        1.2.2 鋰硫電池存在的問題
    1.3 鋰硫電池正極材料改性
        1.3.1 碳/硫復合正極材料
        1.3.2 氧化物/硫復合正極材料
        1.3.3 導電聚合物/硫復合正極材料
        1.3.4 鋰硫電池正極包覆結(jié)構(gòu)研究
    1.4 本文的研究內(nèi)容與意義
第2章 實驗材料與測試方法
    2.1 實驗原料及設備
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 樣品形貌及結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 熱重分析(TGA)
        2.2.5 傅里葉紅外光譜測試(FTIR)
    2.3 電池的裝配與性能測試
        2.3.1 電池極片的制備和扣式電池的裝配
        2.3.2 充放電及循環(huán)性能測試
        2.3.3 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.4 交流阻抗測試(EIS)
第3章 AB/S@PPY正極材料制備及電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料制備工藝
        3.2.1 AB酸處理
        3.2.2 AB/S正極材料制備
        3.2.3 化學氧化合成AB/S@PPY正極材料的制備
    3.3 硫含量對AB/S正極材料形貌和性能的影響
        3.3.1 復合材料中實際硫含量的確定
        3.3.2 硫含量對正極材料結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.3 硫含量對正極材料電化學性能的影響
    3.4 酸處理對AB/S正極材料結(jié)構(gòu)和性能的影響
        3.4.1 酸處理對正極材料微觀形貌的影響
        3.4.2 酸處理對正極材料電化學性能的影響
    3.5 PPY包覆對AB/S正極材料形貌和性能的影響
        3.5.1 XRD測試與分析
        3.5.2 紅外光譜分析
        3.5.3 SEM和EDS測試及分析
        3.5.4 TEM和元素分布測試及分析
        3.5.5 熱重測試
        3.5.6 聚吡咯包覆對正極材料電化學性能的影響
        3.5.7 多硫化物吸附性能測試
    3.6 本章小結(jié)
第4章 MWCNTs/S@PPY正極材料制備及電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 MWCNTs/S@PPY正極材料的制備流程
        4.2.1 碳納米管的酸化改性
        4.2.2 物理硫沉積合成MWCNTs/S正極材料的制備
        4.2.3 化學氧化合成MWCNTs/S@PPY復合材料的工藝流程
    4.3 硫含量對碳納米管/硫正極材料形貌和性能的影響
        4.3.1 復合材料中實際硫含量的確定
        4.3.2 硫含量對正極材料微觀形貌的影響
        4.3.3 硫含量對正極材料電化學性能的影響
    4.4 酸處理對碳納米管/硫正極材料形貌和性能的影響
        4.4.1 酸處理對正極材料微觀形貌的影響
        4.4.2 酸處理對正極材料電化學性能的影響
    4.5 PPY包覆對正極材料的結(jié)構(gòu)與電化學性能影響
        4.5.1 XRD測試與分析
        4.5.2 紅外光譜分析
        4.5.3 SEM和EDS測試及分析
        4.5.4 TEM和元素分布測試及分析
        4.5.5 熱重測試
        4.5.6 PPY包覆對電化學性能的影響
        4.5.7 多硫化物吸附性能測試
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]A polypyrrole-coated acetylene black/sulfur composite cathode material for lithium–sulfur batteries[J]. Wu Yang,Wang Yang,Jiani Feng,Xiujuan Qin.  Journal of Energy Chemistry. 2018(03)
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碩士論文
[1]導電聚合物應用于鋰硫電池并改善其電化學性能[D]. 李艷容.華中科技大學 2015
[2]花朵狀聚吡咯的合成及其在鋰硫電池中的應用[D]. 李真真.湘潭大學 2015



本文編號：3181118