鋰硫電池,因其極高的能量密度（1672mAh/g）,以及環(huán)境友好和儲量大等優(yōu)點(diǎn),被視為下一代二次電池的有力候選者。但目前依然存在反應(yīng)不充分、穿梭效應(yīng)嚴(yán)重和循環(huán)性能差等問題。新型高效的正極材料能有效的解決這些問題,進(jìn)而改善鋰硫電池的性能�；诋�(dāng)前鋰硫電池的研究進(jìn)展,我們認(rèn)為以過渡金屬及其化合物和多孔碳的復(fù)合材料能較好的提高鋰硫電池性能。一方面,過渡金屬及其化合物可以有效地抑制穿梭效應(yīng)并提高循環(huán)性能;另一方面,多孔碳能夠增強(qiáng)電池電極的導(dǎo)電性,促進(jìn)正負(fù)極的反應(yīng)。此外,多孔碳還對多硫化物具有一定的吸附能力。本文的主要研究工作如下:（1）制備了碳基復(fù)合材料CoFe@NC/PPC并用于鋰硫電池正極材料的性能研究。首先將普魯士藍(lán)類似物負(fù)載在處理過的柚子皮上,然后通過高溫煅燒的方法制備了生物質(zhì)衍生碳材料CoFe@NC/PPC。通過一系列表征手段對材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行了研究。最后制成扣式電池并進(jìn)行了循環(huán)、倍率等性能測試。結(jié)果顯示該電池表現(xiàn)出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性,小電流（0.1 C,1 C=1672 mAh/g）下初始比容量可以達(dá)到1049.3 mAh/g,大電流（1C）下初始比容量下為915.6... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫電池的結(jié)構(gòu)示意圖

碩士學(xué)位論文12微觀形貌，并且放大倍數(shù)更高，可以達(dá)到納米級的放大。利用高倍透射電子顯微鏡可以更細(xì)微的觀測到樣品的結(jié)構(gòu)，甚至測量樣品的晶格間距，并與樣品的物相結(jié)構(gòu)相印證。2.5鋰硫電池的制作及性能測試（Productionandperformancetestoflithiumsulfurbattery）2.5.1鋰硫電池的組裝圖2-12025型扣式電池Figure2-12025typebuttonbattery為了方便進(jìn)行電池性能測試，我們將材料制成了扣式電池，2025型扣式電池如圖2-1所示。預(yù)先利用涂覆法將所制得的硫陰極材料涂覆在鋁箔上，并通過切片機(jī)切割成圓形正極片以備電池制作。扣式電池制作流程如下：首先，將正極殼正面朝上放置在最底層，在正極殼的正中間放置制得的正極片，利用移液槍提取適量鋰硫電池電解液并滴在正極片上使之浸潤。其次，在正極片上放置隔膜并滴取電解液在隔膜上，然后依次放置鋰片、墊片和彈片，并用負(fù)極殼蓋住電池。最后，利用壓片機(jī)對電池進(jìn)行封裝。在電池制作過程中，所有材料盡量一次性放置到位，以免移動會對電池性能造成影響。考慮到鋰的化學(xué)活性，電池制作過程需要在布勞恩手套箱中進(jìn)行以保證隔水隔氧。其中，手套箱的含水量和含氧量應(yīng)控制在0.05ppm以下。2.5.2電化學(xué)性能測試對鋰硫電池進(jìn)行電化學(xué)性能測試以研究電池的基本屬性、容量表現(xiàn)及循環(huán)穩(wěn)定性，通過圖2-2的性能測試系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)包括新威高性能測試系統(tǒng)以及電化學(xué)工作站。其中新威高性能測試系統(tǒng)用來進(jìn)行恒電流充放電測試，P4000電化

2實(shí)驗(yàn)及表征方法13學(xué)工作站用來測試循環(huán)伏安曲線以及交流阻抗譜。鋰硫電池的電化學(xué)性能測試主要包括：（1）恒電流充放電測試恒電流充放電測試是指在一定電壓范圍下，通過保持電流不變測試電池在充放電過程中的容量變化的方法，通常用來考察電池的初始比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。電池的測試采用的是新威高性能電池測試裝置，測試方法包括循環(huán)穩(wěn)定性測試和倍率測試，循環(huán)測試工程中工步參數(shù)設(shè)置如表2-3所示。其中電流大小由測試條件以及電池中硫的負(fù)載量決定。可以看出循環(huán)測試是指電池在保持電流不變的情況下在1.7-2.8V電壓區(qū)間內(nèi)進(jìn)行多次充放電。同樣的，倍率性能測試的工步設(shè)置與循環(huán)測試大致相同，只需每隔10次循環(huán)改變電流的大小即可。表2-3鋰硫電池循環(huán)性能測試步驟參數(shù)Table2-3ParametersforcycleperformanceteststepofLithium-sulfurbattery工步號工步名稱時(shí)間循環(huán)次數(shù)電壓(V)電流(mA)1擱置00:10:002恒流放電1.70.1C3擱置00:02:004恒流充電2.80.1C5循環(huán)起始工步：12006結(jié)束（2）電池電化學(xué)阻抗測試（EIS）電化學(xué)阻抗測試是對電池系統(tǒng)的模擬。它是指將電池視為一個(gè)等效電路，測量電池的阻抗特性隨輸入電壓頻率變化的曲線，并由此可以對電池等效電路進(jìn)行擬合并得出各元件的參數(shù)，可以用來分析電池的結(jié)構(gòu)和電極屬性。實(shí)驗(yàn)中所需的電壓設(shè)置為5mV，頻率變化范圍為10mHz至0.1MHz。圖2-2鋰硫電池性能測試系統(tǒng)Figure2-2Lithium-sulfurbatteryperformancesystem

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Highly Reversible Li–Se Batteries with Ultra-Lightweight N,S-Codoped Graphene Blocking Layer[J]. Xingxing Gu,Lingbao Xin,Yang Li,Fan Dong,Min Fu,Yanglong Hou.  Nano-Micro Letters. 2018(04)
[2]多孔摻磷碳納米管:磷酸水熱合成及其在氧還原和鋰硫電池中的應(yīng)用（英文）[J]. 郭夢清,黃佳琦,孔祥屹,彭翃杰,稅晗,錢方圓,朱林,朱萬誠,張強(qiáng).  新型炭材料. 2016(03)



本文編號：3256279