鋰硫電池由于比容量高、比能量大、環(huán)境友好,成為一種新型儲能電源深受各界研究人員的關(guān)注。然而,多硫化物的穿梭效應(yīng)、硫的低電導(dǎo)率以及鋰枝晶和硫體積膨脹等問題,限制了其商業(yè)化生產(chǎn)。因此,解決這些問題成為鋰硫電池研究的重點(diǎn)。普遍認(rèn)為,提高硫電極性能最有效的方法是將硫負(fù)載到基體材料表面構(gòu)成復(fù)合電極材料,在抑制穿梭效應(yīng)和硫體積膨脹的同時(shí),提高硫電極的電導(dǎo)率。而基體材料性能的好壞,將直接決定硫復(fù)合電極材料性能的優(yōu)劣。本文得到了一種TiO₂/TiC復(fù)合基體材料并通過其結(jié)構(gòu)的改變分析其用于鋰硫電池中的性能。首先,利用溶膠-凝膠法,在500°C煅燒下制備出一種TiO₂/TiC復(fù)合基體材料。物理表征結(jié)果表明,該材料表面無明顯團(tuán)聚,孔隙分布較為均勻,孔徑大小適宜。通過對其進(jìn)行不同比例的硫負(fù)載后,制成復(fù)合電極材料,用于鋰硫電池中。通過電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn),當(dāng)硫載量為55%時(shí),電池在0.1C電流密度下(1C=1675 mAh·g^-1),比容量可達(dá)1028.25mAh·g^-1,0.2C倍率循環(huán)500次后容量保持率在49.36%。其次,...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鋰硫電池的工作原理
    1.3 鋰硫電池的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究進(jìn)展
        1.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展
        1.3.3 鋰硫電池研究存在的問題與挑戰(zhàn)
        1.3.4 鋰硫電池正極材料的研究
            1.3.4.1 碳材料在鋰硫電池中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
            1.3.4.2 金屬氧化物在鋰硫電池中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
            1.3.4.3 鈦基金屬化合物在鋰硫電池中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要工作
2 實(shí)驗(yàn)方法與測試手段
    2.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備與試劑種類
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用試劑材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的制備及硫負(fù)載過程
        2.2.2 電極的制備
        2.2.3 電池的組裝和測試
    2.3 物理表征測試
        2.3.1 掃描電子顯微鏡分析
        2.3.2 X射線粉末衍射分析
        2.3.3 拉曼測試分析
    2.4 電化學(xué)性能測試
        2.4.1 循環(huán)伏安測試
        2.4.2 交流阻抗測試
        2.4.3 恒流充放電測試
3 硫負(fù)載TiO₂/TiC復(fù)合電極材料(TiO₂/TiC/S)結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能分析
    3.1 引言
    3.2 不同比例TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的物理性能分析
        3.2.1 不同比例TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的掃描電鏡分析
        3.2.2 不同比例TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的X射線衍射分析
    3.3 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料物理性能分析
        3.3.1 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的掃描電鏡分析
        3.3.2 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的X射線衍射分析
        3.3.3 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的Raman光譜分析
    3.4 TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能分析
        3.4.1 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安測試分析
        3.4.2 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的交流阻抗分析
        3.4.3 不同比例TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的充放電性能分析
    3.5 本章小結(jié)
4 不同結(jié)構(gòu)Ti O₂/Ti C基體材料對Ti O₂/Ti C/S復(fù)合電極材料的物理及電化學(xué)性能影響.
    4.1 引言
    4.2 不同燒結(jié)溫度下TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的結(jié)構(gòu)分析
    4.3 不同燒結(jié)溫度TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的物理和電化學(xué)性能分析
        4.3.1 不同燒結(jié)溫度TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的XRD分析
        4.3.2 不同燒結(jié)溫度下TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料循環(huán)伏安測試分析
        4.3.3 不同燒結(jié)溫度下TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的交流阻抗測試分析
        4.3.4 不同燒結(jié)溫度Ti O₂/Ti C/S復(fù)合電極材料的充放電性能分析
    4.4 本章小結(jié)
5 碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能分析
    5.1 引言
    5.2 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的物理性能分析
        5.2.1 碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的制備
        5.2.2 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的XRD分析
        5.2.3 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料的SEM分析
    5.3 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的物理性能分析
        5.3.1 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的XRD分析
        5.3.2 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的SEM分析
        5.3.3 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的Raman光譜分析
    5.4 不同碳化溫度下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能分析
    5.5 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料及TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的物理性能分析
        5.5.1 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料及TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的XRD分析
        5.5.2 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC復(fù)合基體材料及TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的SEM分析
    5.6 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能分析
        5.6.1 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安曲線
        5.6.2 不同碳化時(shí)間下碳包覆TiO₂/TiC/S復(fù)合電極材料的交流阻抗曲線
        5.6.3 不同碳化時(shí)間下碳包覆Ti O₂/Ti C/S復(fù)合電極材料的充放電曲線和循環(huán)性能曲線.
    5.7 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文情況
致謝



本文編號：3880336