發(fā)布時間：2021-08-06 20:16

　　伴隨著新能源電動汽車和便攜式電子設備的日益需求,由于商業(yè)化的鋰離子電池（LIB）的能量密度有限,具有高能量密度,成本較低的儲能系統(tǒng)得到廣泛的研究。具有高理論比容量（1675mAh g-1）和幾倍于傳統(tǒng)LIB的高能量密度（2600 Wh kg-1）的鋰硫（Li-S）電池,近些年引起了人們極大地研究興趣,且硫自身具有成本較低,儲量豐富,環(huán)境友好的特點。要強調的是,鋰硫電池作為最有前景的能源儲存系統(tǒng)之一,仍然具有:硫導電性差;較大的體積膨脹;放電過程中,中間產(chǎn)物多硫化鋰（LiPS）（Li2Sn,4≤n≤8）的“穿梭效應”等一系列影響實際應用的問題。本文利用金屬有機框架（MOF）衍生而來了NiCo2S4@C和CoSe2@N-C/CNT,該兩種復合材料不僅具有著多孔結構和較高的比表面積,又具有高導電性和對多硫化鋰優(yōu)良的化學吸附等特點。結合這些特點,將該兩種材料分別涂覆于傳統(tǒng)的商用隔膜上,制成功能性隔膜。后將功能性隔膜應用于鋰硫電池中,以此來提升鋰硫電池的電化學性能。本文基于Ni-Co雙金屬有機框架制備出了 NiCo2S4@C復合材料。后應用對多硫化鋰的吸附實驗,以及XPS等一系列的測試手段,研究... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）?Ｌｉ－Ｓ電池中多硫化物的溶解和穿梭的示意圖［８］?（ｂ）理想的充放電曲線和??展示了多硫化物的穿梭機理的插圖［１１］??

?第１章緒論???此時活性物質硫可以與碳棒壁保持緊密接觸，碳棒為硫提供了豐富的導電路徑，??且ＣＭＫ－３中的中孔結構可以緩解充放電過程中硫的體積波動，并限制多硫化鋰??的擴散。用親水性聚乙二醇對碳表面改性后，進一步限制了多硫化鋰擴散出電??極，提高了活性物質的利用率，從而使得電池獲得１３２０?ｍＡｈｆ的可逆容量。在??這之后，鋰硫電池得到了快速的發(fā)展，特別是應用高導電碳材料方面。??？？？？?？？？？??Ｉｔ?層?ｎｎ＾８＾?…??Ｓ｜ｙＳＦ?ｗ．?±Ｌ，??圖１．２高度有序的介孔碳ＣＭＫ－３的ＴＥＭ圖像和示意圖１２３１??Ｆｉｇ．?１．２?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｉｇｈｌｙ?ｏｒｄｅｒｅｄ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?ｃａｒｂｏｎ?ＣＭＫ－３?１２３１??由于一維碳納米管具有高的長寬比，它們能夠形成相互連接的網(wǎng)絡結構并為??硫正極材料提供遠距離導電路徑，這使其在鋰硫電池研究中非常有吸引力。為??了建立更緊密的接觸，Ｙｕａｎ等人［２４］將硫和碳納米管在１５５°Ｃ下混合在一起。結??果發(fā)現(xiàn)硫均勻覆蓋在碳納米管的外表面，與在室溫下簡單地將硫和碳納米管混??合制備的硫正極相比，在１５５°Ｃ下混合會使兩種物質之間的接觸更好，且顯示出??較低的電荷轉移電阻和增強的循環(huán)性能。特別地，應用前一種情況下制得的硫??正極組裝的電池獲得了？９００?ｍＡｈ?ｇ＿ｉ的高放電容量，在０．０６Ｃ下６０次循環(huán)后，??容量保持率高達７４％。??從上一工作之后，在使用具有各種獨特形態(tài)的碳納米管來增強硫正極的性能??方面進行了大量研究。比如，使用化學氣相沉積法在鎳箔上合成了垂直排列的??碳納米管ＶＡ

?第１章緒論???ｍ??圖１．３?（ａ）垂直排列的碳納米管，（ｂ）硫／ＶＡ－ＣＮＴ復合電極和（ｃ）循環(huán)后的硫／ＶＡ－ＣＮＴ??的ＳＥＭ圖像［２５１??Ｆｉｇ．?１．３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?（ａ）?ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ－ａｌｉｇｎｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，?（ｂ）?ｔｈｅ?ｓｕｌｆｕｒＡ＾Ａ－ＣＮＴ??ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ａｎｄ?（ｃ）?ｔｈｅ?ａｓ－ｃｙｃｌｅｄ?ｓｕｌｆｕｒ／ＶＡ－ＣＮＴ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?［２５１??、，＿?Ｃｕｒｌ》?Ｃｒｏｓｓ－?Ｆｉｂｒｏｕｓ?ｇ，ｉ］［）Ｕｃｎｅ??￣：：?＇」?１?＾??Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?＼?／??圖１．４石墨烯－硫復合材料的形成過程以及自支撐電極的制造示意圖｜２６］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ－ｓｕｌｆｕｒ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｎｄ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆ?ａ??ｓｅｌｆ－ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?｜２６］??到目前為止，基于石墨烯的碳硫正極代表了鋰硫電池中研究最廣泛的方向之??一。石墨烯優(yōu)異的電子導電性和易于官能化的特性使其成為用于硫正極的有前??途的載體材料。Ｚｈｏｕ等人［２６］通過一鍋還原的方法設計和制備了具有良好導電性??的自支撐纖維狀石墨烯－硫復合材料，該方法簡單，且容易控制硫的量（圖１．４）。??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]負載ZnS的介孔炭復合硫正極材料的制備及性能研究[J]. 陳龍,劉景東,張詩群.  無機材料學報. 2013(10)



本文編號：3326418