隨著新興電動汽車和可移動便攜式儀器的市場需求,以及化石燃料等不可再生能源的過度消耗導(dǎo)致的環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列的問題,急切要求人類開發(fā)出無毒無害、高能量密度以及價(jià)格低廉的電子存儲裝置。雖然鋰離子電池目前已經(jīng)占據(jù)了絕大部分市場但由于其低的理論容量阻礙了其將來的實(shí)際應(yīng)用。因此,尋找新的能量存儲裝置是當(dāng)前研究的重重之重,在目前已有的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備中,由于鋰硫電池具有高理論比容量(1675mAhg^-1)和高能量密度(2600 Whkg^-1),被科研人員視為重點(diǎn)研究對象。單質(zhì)硫在地殼中儲量豐富,成本低,無毒以及資源豐富等特點(diǎn),能為鋰硫電池的開發(fā)提供良好的基礎(chǔ)條件。然而鋰硫電池同樣面臨著許多的問題待解決,如單質(zhì)硫和硫化鋰的低導(dǎo)電性造成了電池低循環(huán)利用率和低循環(huán)性能、多硫化物溶解于電解質(zhì)溶液中導(dǎo)致的“穿梭效應(yīng)”使得電池容量衰減較快、硫的體積膨脹造成了主體材料的結(jié)構(gòu)坍塌。因此尋找一種能夠物理限制以及化學(xué)吸附多硫化物,同時(shí)還能容納硫的體積膨脹的正極材料成為了本課題研究的關(guān)鍵點(diǎn)。本論文以過渡金屬化合物為強(qiáng)吸附劑,聚多巴胺PDA為碳源,成功地將過渡金屬化合物和PDA結(jié)... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫與鋰離子電池的能量密度圖

中北大學(xué)學(xué)位論文4向Li2S轉(zhuǎn)換的過程中，在反應(yīng)動力學(xué)中轉(zhuǎn)換最緩慢，這是由于Li2S2在電解液中的不溶解而導(dǎo)致其緩慢擴(kuò)散。圖1-2（a）電化學(xué)原理圖和（b）在乙醚基電解質(zhì)中鋰硫電池的充放電電壓譜Fig.1-2(a)Electrochemicalschematicdiagramand(b)charge-dischargevoltagespectrumoflithium-sulfurbatteryinether-basedelectrolyte1.2.2鋰硫電池的優(yōu)點(diǎn)(1)鋰硫電池具有的能量約是商業(yè)上普遍使用的鋰電池的3~5倍，因其具有1672mAh/g高的理論比容量和2600Wh/kg高的質(zhì)量比能量[7]。(2)鋰硫電池的質(zhì)量輕，硫的密度約為2.0g/cm3，當(dāng)它用作正極材料時(shí)制備出的二次電池?cái)y帶方便。(3)單質(zhì)硫是一種環(huán)境友好型元素，對環(huán)境幾乎沒有污染，以硫作正極制備的鋰硫電池是一種環(huán)保、無污染的新型儲能設(shè)備，其使用后幾乎不產(chǎn)生毒性物質(zhì)，是一種綠色清潔能源[8]。(4)鋰硫電池生產(chǎn)成本低。鋰硫電池以鋰為負(fù)極，單質(zhì)硫?yàn)檎龢O，這兩者材料在地殼中資源豐富，成本低，是一種很有價(jià)值的鋰二次電池體系。(5)鋰硫電池低溫性能好。其在-60℃的極寒環(huán)境下仍能繼續(xù)工作，這是其他任何

中北大學(xué)學(xué)位論文70.2C的速率下循環(huán)180圈后，比放電容量仍達(dá)到749.8mAhg-1。甚至在1C的高電流密度下經(jīng)過200個(gè)循環(huán)后，容量保持在666.0mAhg-1。Yan等人[15]合成了具有分級孔隙結(jié)構(gòu)的核-殼型顆粒形態(tài)（包括有序介孔碳核和極性微孔碳?xì)ぃ┑牡獡诫s碳材料，在0.5C的電流密度下，初始放電容量高達(dá)900mAhg-1以上，經(jīng)過250個(gè)循環(huán)后容量保持率約為90%。Bao等人[16]通過碳化MWCNT@MOF-5多面體制備了多壁碳納米管@中孔碳（MWCNT@Meso-C）主體材料用于鋰硫電池陰極，在0.5C的高電流速率下首次放電高達(dá)1343mAhg-1，經(jīng)過50次循環(huán)后達(dá)到540mAhg-1。zhou等人[17]制備了N/O雙摻雜空心碳微球（HCM），HCM宿主由多孔納米片構(gòu)成，HCMs-S陰極在1-2C下可逆容量約為900mAh/g，經(jīng)過900個(gè)循環(huán)后保持容量為530mAh/g。Park等人[18]成功地通過氣溶膠輔助工藝（超聲波噴霧熱解）合成了高孔隙度的中空碳-碳納米管（CNTs）復(fù)合微球用于硫主體，在1C的電流密度下經(jīng)過250個(gè)循環(huán)后表現(xiàn)出697mAhg-1的放電容量。圖1-3（a）高度有序的介孔碳（CMK-3）的原理圖（b）NDHC@C的示意圖（c）HCM的合成過程示意圖（d）.多孔中空碳納米管復(fù)合微球的噴霧熱解形成機(jī)理Fig.1-3(a)schematicdiagramofhighlyorderedmesoporouscarbon(CMK-3)(b)SchematicofNDHC@C(c)SchematicofHCMsynthesis(d)Spraypyrolysisformationmechanismofporoushollowcarbonnanotubecompositemicrospheres

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫/聚吡咯正極材料的制備及性能研究[J]. 李宇潔,周小中.  隴東學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]中空CoMn2O4/NC復(fù)合物的合成及其電化學(xué)性能研究[J]. 張慶,酒紅芳,高玉瑩,田姣,孫瑜.  精細(xì)化工中間體. 2018(05)
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碩士論文
[1]金屬氧化物基鋰硫電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 張少梅.中北大學(xué) 2018
[2]普魯士藍(lán)類配合物催化苯乙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧苯乙烷的性質(zhì)研究[D]. 易超勇.蘭州大學(xué) 2012



本文編號：3250534