本文關(guān)鍵詞：鋰硫電池用碳紙作為功能性隔層的性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著當(dāng)今世界對(duì)新能源的迫切要求,越來(lái)越多的清潔能源被應(yīng)用在電力和動(dòng)力設(shè)備中。鋰離子電池,作為輕便、高比能、環(huán)境友好、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn),成為眾多儲(chǔ)能設(shè)備的首選。單質(zhì)硫作為鋰硫電池的正極材料,理論容量達(dá)到1675mAh g-1,理論能量密度可達(dá)到2600 Wh kg-1,在以后鋰電池的發(fā)展中具有重要地位。但是由于單質(zhì)硫及其充放電過(guò)程的中間產(chǎn)物導(dǎo)電性差,多硫化物在反應(yīng)過(guò)程中存在穿梭效應(yīng)等問(wèn)題,導(dǎo)致正極材料的利用率一直處于較低的水平,影響著其實(shí)際應(yīng)用。本文綜述了鋰硫電池在正極、負(fù)極、電解液中,研究者所做的努力對(duì)鋰硫電池性能的提升,并對(duì)仍存在的問(wèn)題進(jìn)行反思。本文實(shí)驗(yàn)部分就鋰硫電池存在的導(dǎo)電性差和多硫化物穿梭效應(yīng)等問(wèn)題,提出在正極和隔膜中間插入功能性碳紙隔層的實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)碳紙隔層和正極材料等做了形貌和電化學(xué)性能的分析。本文具體工作分為以下兩個(gè)方面:首先,采用三種不同厚度的碳紙,100μm,200μm,300μm厚度的碳紙,經(jīng)過(guò)堿處理裁剪成隔膜的大小,對(duì)不同厚度的碳材料進(jìn)行表征,對(duì)正極所使用的材料進(jìn)行測(cè)定,最后通過(guò)對(duì)三種厚度所組裝的電池進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,數(shù)據(jù)說(shuō)明300μm厚度的碳紙具有更強(qiáng)的導(dǎo)電性和更強(qiáng)的對(duì)多硫化物的阻隔作用,使正極材料200周之后,CP-300所保留的容量分別是489mAh g-1,容量保持率分別為57%;其次,在碳紙隔層上原位生長(zhǎng)上聚吡咯,對(duì)新型碳紙隔層進(jìn)行測(cè)試。由于聚吡咯具有親水性和導(dǎo)電性,能吸附電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的多硫化物,提高正極S材料的利用率所以整體性能相比沒(méi)生長(zhǎng)聚吡咯的CP體系有所提高。對(duì)于200μm厚的新型碳紙,展現(xiàn)最好的循環(huán)性能和倍率性能,在200周循環(huán)之后,容量仍保持在555 mAh g-1的高容量,保持率在65%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CP體系性能最良好的CP-300的57%的保持率。而在倍率性能的測(cè)試中,在5 C的時(shí)候,PPy-200仍能保持在310 mAh g-1左右的比容量,表現(xiàn)較好的倍率性能。這種新型的碳紙隔層的方法在以后也有很大的發(fā)展空間。
【關(guān)鍵詞】：碳紙 隔層 鋰硫電池 聚吡咯 多硫化物 導(dǎo)電性
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 鋰硫電池簡(jiǎn)介9-11
• 1.3 鋰硫電池研究進(jìn)展11-20
• 1.3.1 鋰硫電池正極材料研究進(jìn)展11-16
• 1.3.2 鋰硫電池電解液研究進(jìn)展16-18
• 1.3.3 鋰硫電池金屬鋰負(fù)極改性研究進(jìn)展18-20
• 1.4 本論文研究背景及內(nèi)容20-25
• 1.4.1 研究背景20-24
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)藥品、儀器和方法25-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法26-27
• 2.3.1 正極材料制備26-27
• 2.3.2 功能性碳紙隔層的制備27
• 2.3.3 扣式電池的組裝27
• 2.4 物化性能表征27-29
• 2.4.1 熱重?fù)舨顭岱治鰷y(cè)試27-28
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡測(cè)試28
• 2.4.3 X射線光電子能譜測(cè)試28
• 2.4.4 拉曼光譜表征28-29
• 2.5 電化學(xué)性能表征29-32
• 2.5.1 恒流充放電測(cè)試29-30
• 2.5.2 循環(huán)伏安測(cè)試30
• 2.5.3 交流阻抗測(cè)試30-32
• 第三章 碳紙作為鋰硫電池隔層的研究32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 碳紙的處理方法32-33
• 3.3 碳紙作為隔層的性能結(jié)果分析33-39
• 3.3.1 正極材料熱重分析33-34
• 3.3.2 三種碳紙SEM測(cè)試34-35
• 3.3.3 交流阻抗分析35-36
• 3.3.4 首周充放電曲線36-37
• 3.3.5 充放電循環(huán)性能37-38
• 3.3.6 倍率性能38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 改性碳紙作為鋰硫電池隔層的研究40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 改性碳紙的制備方法40
• 4.3 改性碳紙作為隔層的性能結(jié)果分析40-49
• 4.3.1 電鏡測(cè)試40-42
• 4.3.2 光電子能譜的測(cè)試42-43
• 4.3.3 電化學(xué)阻抗測(cè)試43-44
• 4.3.4 首周充放電測(cè)試44-45
• 4.3.5 循環(huán)伏安測(cè)試45
• 4.3.6 循環(huán)性能測(cè)試45-47
• 4.3.7 倍率性能測(cè)試47-48
• 4.3.8 循環(huán)之后SEM測(cè)試48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單60-61
• 致謝61

【相似文獻(xiàn)】

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1 雷蘭倉(cāng);反擠帶隔層矩形零件的措施[J];模具通訊;1982年02期

2 N.T.莫克森;D.米德;S.B.理查森;田傳明;;空氣隔層爆破技術(shù)的研究[J];國(guó)外金屬礦山;1993年11期

3 呂曉光，馬福士，田東輝;隔層巖性、物性及分布特征研究[J];石油勘探與開(kāi)發(fā);1994年05期

4 李麗;趙則陽(yáng);王玉蘭;常飛;;分形幾何在隔層分類(lèi)研究中的應(yīng)用[J];斷塊油氣田;2008年05期

5 朱東亞,胡文tD,曹學(xué)偉,陳慶春;臨南油田隔層類(lèi)型劃分及其分布規(guī)律研究[J];地球科學(xué);2004年02期

6 王繼成,肖井錄,宋永;分層壓裂隔層厚度下限標(biāo)準(zhǔn)礦場(chǎng)試驗(yàn)研究[J];大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā);1990年03期

7 程開(kāi)榮;熱交換器熱端低壓泄漏處理及操作[J];深冷技術(shù);1992年04期

8 隗合明,黨r

本文編號(hào)：286586