21世紀(jì)以來,隨著便攜式電子設(shè)備及動(dòng)力電池的迅猛發(fā)展,開發(fā)能量及功率密度更高、尺寸小、重量輕、成本和循環(huán)壽命長的鋰離子電池具有重要的意義。作為鋰離子電池的重要部件,目前商業(yè)的石墨負(fù)極材料由于理論比容量低(372 mAh g-1),已無法滿足高能量、高功率密度的要求。因此,發(fā)展高性能、低成本的負(fù)極材料成為迫切需要解決的問題之一。近年來,具有可再生、可持續(xù)及來源廣泛等優(yōu)勢的天然生物質(zhì)資源被廣泛應(yīng)用于制備生物質(zhì)衍生碳及其復(fù)合材料,并展現(xiàn)出高比容量、優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能。然而,受限于生物質(zhì)成分組成復(fù)雜及固有微觀形貌結(jié)構(gòu),生物質(zhì)衍生碳的靈活性以及與其他活性材料多樣性組合的能力較差,限制了其儲(chǔ)鋰性能的進(jìn)一步提升。因此,結(jié)構(gòu)靈活、組合多樣的生物質(zhì)碳基材料的制備對推動(dòng)低成本、高性能鋰電池負(fù)極材料的研究與應(yīng)用具有重要的意義。本論文以生物質(zhì)碳基材料的構(gòu)筑及其儲(chǔ)鋰性能為研究主題,主要開展了如下三個(gè)工作:(1)生物廢棄物的處理和回收利用對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。以生物廢棄物蛋殼膜為原料,采用“吸附碳化”的方法,原位制備C纖維負(fù)載納米FeS的復(fù)合材料。作為鋰離子電池負(fù)極材料,C纖維的交織結(jié)構(gòu)可以提高導(dǎo)...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展歷程
        1.2.2 鋰離子電池的工作原理
        1.2.3 正極材料
        1.2.4 負(fù)極材料
        1.2.5 負(fù)極材料的改良策略
    1.3 生物質(zhì)碳基負(fù)極材料的研究進(jìn)展
        1.3.1 生物質(zhì)碳材料
        1.3.2 生物質(zhì)碳基復(fù)合材料
    1.4 課題的選題構(gòu)想及研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)方法與儀器
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料表征設(shè)備
        2.2.1 X射線粉末衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微分析(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微分析(TEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.5 比表面積及孔徑分布分析(BET)
        2.2.6 傅里葉紅外光譜分析(FTIR)
        2.2.7 拉曼光譜分析(Raman)
        2.2.8 同步熱分析(TGA/DSC)
        2.2.9 激光粒度分析
    2.3 電化學(xué)性能的測試
        2.3.1 電池極片的制備
        2.3.2 電池的組裝
        2.3.3 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.4 電池充放電性能測試
        2.3.5 交流阻抗測試(EIS)
第三章 蛋殼膜為生物模板綠色合成C/FeS復(fù)合材料的研究
    3.1 引言
    3.2 材料制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 ESM和Fe³⁺-ESM的結(jié)構(gòu)與形貌
        3.3.2 C/FeS復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與形貌
        3.3.3 C/FeS復(fù)合材料的電化學(xué)性能
        3.3.4 吸附時(shí)間對C/FeS復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響
        3.3.5 C/Co₉S₈和C/Ni₃S₂的結(jié)構(gòu)與形貌
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 蛋白質(zhì)鹽溶-鹽析構(gòu)筑分級多孔碳(HPC)材料
    4.1 引言
    4.2 材料制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 蛋白質(zhì)的鹽析與鹽溶
        4.3.2 前驅(qū)體冷凍產(chǎn)物的形貌
        4.3.3 冷凍干燥-碳化處理后產(chǎn)物形貌
        4.3.4 HPC的結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.5 HPC的電化學(xué)性能
        4.3.6 食鹽為模板制備HPC及其電化學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 蛋白質(zhì)衍生的C/Fe₃N復(fù)合材料及其儲(chǔ)鋰性能
    5.1 引言
    5.2 材料的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 C/Fe₃N復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與形貌
        5.3.2 C/Fe₃N復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：4000697