本文關(guān)鍵詞：碳在鋰硫電池負(fù)極材料中的應(yīng)用研究

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【摘要】：本文將研究重點放在鋰硫電池負(fù)極,分別以純穩(wěn)態(tài)鋰粉(SLMP)、摻雜不同含量的硬碳和中間相碳微球(MCMB)為鋰硫電池負(fù)極材料,在手套箱中進(jìn)行負(fù)極片的制備,以探索穩(wěn)態(tài)鋰粉負(fù)極摻碳的最佳含量和電池的最優(yōu)電化學(xué)性能,并與使用普通鋰箔做負(fù)極的鋰硫電池性能進(jìn)行對比。研究結(jié)果顯示：(1)、相比普通鋰箔鋰硫電池,使用純穩(wěn)態(tài)鋰粉做負(fù)極的鋰硫電池在倍率循環(huán)過程中的大電流密度下,比容量提升了200%；首次放電比容量為1132.3 mAh/g,且首次充放電電位差降低了O.1V,可逆性增強(qiáng)。在恒流循環(huán)性能中,200 mA/g電流密度下進(jìn)行50次循環(huán),穩(wěn)態(tài)鋰粉電池比容量相比較高且曲線下降較緩,在1000 mA/g電流密度進(jìn)行60次循環(huán),穩(wěn)態(tài)鋰粉電池比容量約是普通鋰箔電池的兩倍。(2)、在穩(wěn)態(tài)鋰粉中摻雜不同含量硬碳,結(jié)果顯示,添加10%、20%和30%硬碳時,電池首次充放電過充基本消失,且倍率循環(huán)性能相比純穩(wěn)態(tài)鋰粉電池有了進(jìn)一步的提高,尤其是添加30%硬碳時,電池在各電流密度下比容量相對較高。添加20%硬碳的鋰硫電池,首次放電比容量高達(dá)1300.9mAh/g,在200mA/g.500mA/g和1000mA/g電流密度下,連續(xù)充放電80次的循環(huán)穩(wěn)定性提升,且比容量高,表現(xiàn)出了最好的循環(huán)性能。添加40%硬碳時,電池各項電化學(xué)性能較差,說明此時硬碳含量已過量。(3)、與純穩(wěn)態(tài)鋰粉電池相比,穩(wěn)態(tài)鋰粉負(fù)極添加20%MCMB的鋰硫電池倍率循環(huán)性能優(yōu)異,電池穩(wěn)定性和比容量提升,表現(xiàn)出了較好的倍率性能。在500mA/g下循環(huán)80次,添加20%MCMB的電池比容量有所提升,但其在1000mA/g電流下進(jìn)行循環(huán),性能較差。
【關(guān)鍵詞】：鋰硫電池 穩(wěn)態(tài)鋰粉 硬碳 中間相碳微球 鋰箔
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)窠3-4
• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 鋰硫電池概述12-13
• 1.2 鋰硫電池構(gòu)造和工作原理13-15
• 1.3 硫正極的研究進(jìn)展15-19
• 1.3.1 多孔碳/硫復(fù)合材料15-16
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物/硫復(fù)合材料16-17
• 1.3.3 碳納米管/硫復(fù)合材料17-18
• 1.3.4 石墨烯/硫復(fù)合材料18
• 1.3.5 氧化物/硫復(fù)合材料18-19
• 1.4 鋰負(fù)極的研究進(jìn)展19-26
• 1.4.1 電解液添加劑調(diào)控鋰電極表面20-23
• 1.4.2 對金屬鋰電極進(jìn)行預(yù)處理23
• 1.4.3 制備新形態(tài)鋰負(fù)極23-26
• 1.5 本工作的研究目的和內(nèi)容26-28
• 第二章 實驗部分28-36
• 2.1 實驗藥品及儀器28-29
• 2.1.1 實驗藥品及材料28-29
• 2.1.2 實驗儀器29
• 2.2 電池正負(fù)極制備與組裝29-31
• 2.2.1 電池正極制備29-30
• 2.2.2 電池負(fù)極制備30-31
• 2.2.3 電池組裝31
• 2.3 材料表征儀器31-33
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡和能譜(SEM-EDS)31-32
• 2.3.2 X射線衍射(XRD)32
• 2.3.3 光學(xué)顯微分析32-33
• 2.4 材料電化學(xué)性能測試33-36
• 2.4.1 恒流充放電測試(DC)33
• 2.4.2 循環(huán)伏安測試(CV)33-34
• 2.4.3 電化學(xué)阻抗譜(EIS)34-36
• 第三章 結(jié)果與討論36-64
• 3.1 穩(wěn)態(tài)鋰粉做鋰硫電池負(fù)極的研究36-46
• 3.1.1 穩(wěn)態(tài)鋰粉的形貌分析36-37
• 3.1.2 穩(wěn)態(tài)鋰粉鋰硫電池的電化學(xué)性能分析37-42
• 3.1.3 充放電循環(huán)后正極材料的表征42-45
• 3.1.4 小結(jié)45-46
• 3.2 添加硬碳對鋰硫電池性能的影響46-57
• 3.2.1 硬碳的形貌和結(jié)構(gòu)46-48
• 3.2.2 負(fù)極添加硬碳的鋰硫電池電化學(xué)性能48-54
• 3.2.3 充放電循環(huán)后正極的表征54-56
• 3.2.4 小結(jié)56-57
• 3.3 添加MCMB對鋰硫電池性能的影響57-64
• 3.3.1 MCMB的形貌和結(jié)構(gòu)57-58
• 3.3.2 負(fù)極添加MCMB的鋰硫電池電化學(xué)性能58-60
• 3.3.3 充放電循環(huán)后正極的表征60-62
• 3.3.4 小結(jié)62-64
• 第四章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-76
• 作者和導(dǎo)師簡介76-78
• 附件78-79

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本文編號：1129860