近年來,電動汽車的快速發(fā)展對電池的能量密度提出了新的要求。傳統(tǒng)鋰離子電池由于自身能量密度的限制,越來越無法滿足人們對高能電池的需求。鋰硫(Li-S)電池理論比能量高達(dá)2600 Whkg-1,被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的下一代高能電池。但是,硫單質(zhì)的絕緣和多硫化物(LiPSs)的溶解,影響了電池電化學(xué)表現(xiàn),進(jìn)一步破壞電池安全和循環(huán)穩(wěn)定。這些問題都嚴(yán)重阻礙了 Li-S電池的商業(yè)應(yīng)用。本論文立足于解決硫單質(zhì)的絕緣性和多硫化鋰溶解穿梭等問題,設(shè)計碳納米管負(fù)載過渡金屬納米顆粒復(fù)合材料,綜合利用碳材料的優(yōu)良導(dǎo)電性以及金屬納米顆粒與多硫化鋰之間強(qiáng)相互作用,提高硫正極導(dǎo)電性,抑制穿梭效應(yīng),從而提高鋰硫電池比容量和循環(huán)性能,并研究材料的作用機(jī)制。主要內(nèi)容如下:第一,以二氰二胺和硝酸鈷為原料,通過高溫煅燒法制備出氮摻雜碳納米管負(fù)載金屬鈷納米顆粒(Co@NCNT)的復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)表征顯示,氮摻雜的一維碳納米管相互交錯纏繞,形成了三維的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);金屬鈷納米顆粒作為催化中心,鑲嵌在碳納米管中。電化學(xué)測試表明,以Co@NCNT為載體制備的S/Co@NCNT復(fù)合正極(硫含量為～76%),在1 Ag-1的電流密度下,首次放電...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Li-S電池工作機(jī)制
    1.3 Li-S電池的主要問題
    1.4 Li-S電池的研究進(jìn)展
        1.4.1 抑制長鏈的LiPSs形成
        1.4.2 功能材料
        1.4.3 電解液體系
        1.4.4 功能隔膜
        1.4.5 鋰金屬
    1.5 本論文的選題意義和主要內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 所需試劑和常用儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 常用儀器
    2.2 結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 X射線衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)
        2.2.2 基于氮氣吸附的BET比表面積測試(BET)
        2.2.3 熱重分析(Thermogravimetric Analyzer,TGA)
        2.2.4 激光顯微拉曼光譜分析(Raman Spectra)
        2.2.5 X射線光電子能譜儀(X-ray Photoelectron Spectra,XPS)
        2.2.6 掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)
        2.2.7 透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,TEM)
    2.3 電化學(xué)測量
第3章 碳納米管負(fù)載金屬鈷納米顆粒的制備及其鋰硫電池性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 材料制備
        3.2.2 材料的物理性質(zhì)表征
        3.2.3 材料的電化學(xué)性能表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征
        3.3.2 材料的電化學(xué)表征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 碳納米管負(fù)載Ni₃Fe金屬合金納米顆粒的制備及其鋰硫電池性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料制備
        4.2.2 材料的物理性質(zhì)表征
        4.2.3 Li₂S₈催化轉(zhuǎn)化評估
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征
        4.3.2 材料的電化學(xué)測試
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果



本文編號：4020414