鋰硫電池因具有超高的理論能量密度(2600 Wh kg^-1)被認(rèn)為非常有希望領(lǐng)軍下一代新型儲(chǔ)能電池,是當(dāng)前電化學(xué)純領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而鋰硫電池存在的嚴(yán)重的“穿梭效應(yīng)”問題,嚴(yán)重的影響鋰硫電池的循環(huán)壽命等電化學(xué)性能。針對(duì)鋰硫電池此問題,我們利用協(xié)同效應(yīng)的思路設(shè)計(jì)了納米結(jié)構(gòu)的多功能碳基復(fù)合材料（碳化鐵/氮摻雜多孔碳片、中間層柔性復(fù)合材料納米Nd₂O₃/氮摻雜碳纖維膜、VN/氮摻雜碳纖維）;構(gòu)建基于復(fù)合材料的硫正極,利用物理限域效應(yīng)以及化學(xué)吸附/鍵合雙重作用固定多硫化物以期抑制“穿梭效應(yīng)”,提高電池循環(huán)性能和倍率性能�；谏鲜鲅芯克悸�,本文的主要研究?jī)?nèi)容分為以下幾方面:1.以一種廉價(jià)的生物廢棄物為原料,通過(guò)引入Fe源,獲得碳化鐵/氮摻雜多孔碳片（Fe₃C/N-C）復(fù)合材料。氮摻雜多孔碳片具有類石墨烯的形貌和結(jié)構(gòu)。作為對(duì)比,無(wú)Fe源時(shí)制備了無(wú)規(guī)則不含碳化鐵的氮摻雜多孔碳,該塊狀碳材料具有高的比表面和孔體積。作為載硫的基底材料,重點(diǎn)研究了載硫工藝對(duì)復(fù)合材料電性能的影響�；贔e₃C/N-... 

【文章來(lái)源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫電池結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 鋰硫電池充放電曲線圖Figure. 1-2 A voltage profile of Li-S battery鋰硫電池的充放電機(jī)理圖如上圖 1-2 所示。整個(gè)過(guò)程分為放電過(guò)程和充電過(guò)程。但是不同于鋰離子電池工作原理的脫嵌機(jī)制，鋰硫電池的工作原理為電化學(xué)機(jī)理即通過(guò)S-S 鍵的斷裂與生成來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)換。如圖 1-2(a) 所示，在電池的整個(gè)放電過(guò)程中，負(fù)極金屬鋰失去電子生成鋰離子（Li+），鋰離子自發(fā)的通過(guò)電解質(zhì)和隔膜擴(kuò)散到硫正極，而正極的硫得到電子逐步生成硫離子（S2-），最終形成鋰硫電池的的放電最終產(chǎn)物 Li2S，所以放電反應(yīng)方程式如（1-1）負(fù)極反應(yīng)：16Li 16Li++ 16e-(1-1)同樣的在充電過(guò)程中，由于外加電源的作用下，使得鋰硫電池的充電過(guò)程按照上述放電過(guò)程的可逆過(guò)程進(jìn)行，所以其相對(duì)應(yīng)的放電方程式如（1-2）正極反應(yīng)：S8+ 16Li++ 16e- 8Li2S (1-2)鋰硫電池充放電過(guò)程中總反應(yīng)方程式如（1-3）

第一章 緒論性炭利用熔融浸漬法進(jìn)行載硫，最終能夠獲得載硫?yàn)?58.8%的多孔碳/硫復(fù)合材料，并且這種材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電性能，在 1C 條件下其初始放電比容量為 1039 mAh g-1并且經(jīng)過(guò) 70 次充放電循環(huán)其可逆比容量仍能保持在 1023 mAh g-1。。Lou 等[27]利用二氧化錫為硬模板制備一種雙殼空心碳球（DHCSs）然后經(jīng)過(guò)熔融浸漬發(fā)將其與硫進(jìn)行復(fù)合制備 DHCS/S 復(fù)合材料。制備得到的 DHCSs 具有均勻形貌（如圖 1-3 所示）直徑約為 50-100 nm，得到的 DHCS/S 復(fù)合材料的載硫量為 64%。該復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能即在 0.1C 的充放電條件下，DHCS/S 復(fù)合材料的初始放電比容量為1020 mAh g-1且經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán)電池的可逆容量仍能保持在690 mAh g-1。


本文編號(hào)：3283335