鋰硫電池作為未來(lái)最有可能替代傳統(tǒng)鋰離子電池的新型儲(chǔ)能體系之一,具有比容量高、能量密度高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。鋰硫電池目前仍不能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主要原因在于以下幾點(diǎn):第一,正極活性物質(zhì)是單質(zhì)硫。硫的導(dǎo)電性極差嚴(yán)重阻礙電子傳遞而導(dǎo)致較低的活性物質(zhì)利用率;第二,放電過(guò)程中硫元素發(fā)生逐步還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一系列中間產(chǎn)物—多硫化鋰（Li₂S_x,2≤x≤8）。多硫化鋰（簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)iPSs）極易溶于電解液產(chǎn)生穿梭效應(yīng)而導(dǎo)致活性物質(zhì)損失和容量的快速下降;第三,鋰硫電池放電終產(chǎn)物L(fēng)i₂S密度小,放電后電極體積產(chǎn)生80%左右的膨脹,因此容易造成電極結(jié)構(gòu)破壞;第四,由于正極存在的穿梭效應(yīng)也會(huì)引起負(fù)極、隔膜、電解液等其他組成部分產(chǎn)生新的問(wèn)題。基于以上背景,本文針對(duì)鋰硫電池正極存在的問(wèn)題,通過(guò)構(gòu)造具有不同結(jié)構(gòu)和組成的載體材料并進(jìn)行進(jìn)一步的表面修飾,達(dá)到對(duì)正極的改性以提高鋰硫電池的電化學(xué)性能。本文采用介孔氧化硅作為鋰硫電池正極載體。利用水熱法制備了具有不同形貌和結(jié)構(gòu)的介孔氧化硅并研究pH值和模板劑的類型對(duì)孔徑和形貌的影響。獲得具有球形、短棒、長(zhǎng)條和六面體四種形貌... 

【文章頁(yè)數(shù)】：139 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 隔膜發(fā)展簡(jiǎn)介
    1.3 電解液及其粘結(jié)劑及負(fù)極發(fā)展簡(jiǎn)介
        1.3.1 電解液的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 粘結(jié)劑及負(fù)極的研究現(xiàn)狀
    1.4 鋰硫電池正極發(fā)展簡(jiǎn)介
        1.4.1 硫/碳復(fù)合正極
        1.4.2 硫/導(dǎo)電聚合物復(fù)合正極
        1.4.3 硫/功能化碳復(fù)合正極
        1.4.4 硫/金屬化合物復(fù)合正極
        1.4.5 硫化物正極
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容及目的
        1.5.1 研究的內(nèi)容
        1.5.2 研究的目的
第2章 研究思路方法與材料體系
    2.1 研究思路與材料體系
        2.1.1 研究思路
        2.1.2 材料體系的選擇
        2.1.3 主要試驗(yàn)設(shè)備及原料
    2.2 材料的制備與表征
        2.2.1 正極材料的制備
        2.2.2 材料的分析表征方法
    2.3 電池的組裝及電化學(xué)分析方法
        2.3.1 電池組裝方法
        2.3.2 電化學(xué)分析方法
第3章 還原氧化石墨烯修飾介孔SiO_2正極載體對(duì)鋰硫電池電化學(xué)性能的影響
    3.1 引言
    3.2 介孔氧化硅的制備與表征
        3.2.1 球形無(wú)序孔SiO_2載體的合成
        3.2.2 有序介孔SiO_2載體的合成
    3.3 保護(hù)層@吸附體結(jié)構(gòu)正極的組裝與表征
        3.3.1 S/SiO_2的制備
        3.3.2 RGO@S/SiO_2的制備與表征
    3.4 RGO@S/SiO_2的電化學(xué)性能研究
        3.4.1 RGO@S/SiO_2的電化學(xué)性能表征
        3.4.2 RGO@S/SiO_2電化學(xué)性能影響因素分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 金屬元素表面修飾介孔SiO_2正極載體對(duì)鋰硫電池電化學(xué)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 金屬元素修飾對(duì)SiO_2性能影響的理論計(jì)算
    4.3 金屬元素修飾SiO_2的制備方法
    4.4 Ti-SiO_2的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和表征
    4.5 S/Ti-SiO_2的制備與組成結(jié)構(gòu)表征
    4.6 S/Ti-SiO_2的電化學(xué)性能研究
        4.6.1 S/Ti-SiO_2的電化學(xué)性能表征
        4.6.2 S/Ti-SiO_2電化學(xué)性能的影響因素分析
    4.7 S/Al、Sn-SiO_2的制備及其電化學(xué)性能研究
    4.8 本章小結(jié)
第5章 Ti_3C_2 MXene正極載體的氧化修飾對(duì)鋰硫電池電化學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 Ti_3C_2ene的制備與組成結(jié)構(gòu)分析
        5.2.1 Ti_3AlC_2的合成
        5.2.2 Ti_3C_2ene的制備與表征
    5.3 S/Ti_3C_2ene制備與電化學(xué)性研究
        5.3.1 S/Ti_3C_2ene的制備
        5.3.2 S/Ti_3C_2ene的電化學(xué)性能表征
    5.4 Tix Oy-Ti_3C_2ene的制備與組成結(jié)構(gòu)分析
    5.5 S/Ti_3C_2O_x的組成與結(jié)構(gòu)表征
    5.6 S/Ti_3C_2O_x的電化學(xué)性能表征
    5.7 S/Ti_3C_2O_x電化學(xué)性能影響因素分析
        5.7.1 氧化處理對(duì)電化學(xué)性能的影響
        5.7.2 界面對(duì)電化學(xué)性能的影響
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論
本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰硫電池先進(jìn)功能隔膜的研究進(jìn)展[J]. 黃佳琦,孫瀅智,王云飛,張強(qiáng).  化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]CV和Tafel曲線對(duì)稀土摻雜Ti/SnO2-Sb電極電催化性能研究[J]. 馮玉杰,丁海洋,張文軍.  材料科學(xué)與工藝. 2009(02)



本文編號(hào)：3666201