科技進(jìn)步推動(dòng)人類社會(huì)不斷的發(fā)展,為了滿足人類生產(chǎn)生活的需求,各種便攜式的電子設(shè)備、大功率電動(dòng)機(jī)車、高功率的移動(dòng)設(shè)備相繼問世。目前,鋰離子電池作為能源供應(yīng)系統(tǒng)難以滿足高功率設(shè)備的需求;鋰硫電池由于具有更高的能量密度且能滿足高功率設(shè)備的需求,鋰硫電池進(jìn)入了研究的熱潮。然而鋰硫電池本身存在的問題阻礙了其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,這些問題包括充放電中間產(chǎn)物多硫化鋰的穿梭效應(yīng)、硫及其放電產(chǎn)物硫化鋰的導(dǎo)電性差、充放電過程中體積膨脹等。通過合理設(shè)計(jì)和構(gòu)筑正極材料的結(jié)構(gòu),可以有效的解決上述問題,改善鋰硫電池的循環(huán)性能。1.為了全面發(fā)揮Ni-Co硫化物作為多硫化物的吸附劑和催化劑的優(yōu)勢(shì),利用泡沫鎳的骨架結(jié)構(gòu),采用簡(jiǎn)單的一步水熱法在泡沫鎳表面上生長(zhǎng)Ni-Co硫化物,既增加了泡沫鎳的比表面并為單質(zhì)硫的負(fù)載提供了空間;同時(shí)由于Ni-Co硫化物在宏觀上具有完整的機(jī)械結(jié)構(gòu),保證了電極微觀結(jié)構(gòu)的完整性,確保Ni-Co硫化物能為多硫化物提供豐富的極性位點(diǎn)和催化活性位點(diǎn)。將其作為復(fù)合硫正極的基底,在1 C大電流密度下循環(huán)10圈后,放電比容量為1352.36 mAh g^-1。2.由于Mo₂

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)鋰硫電池的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)機(jī)理示意圖；(b)醚基電解液中鋰硫電池典型的充放電

14此溶液命名為10%Co源和S源溶液。調(diào)節(jié)Co源和S源的質(zhì)量為10%Co源和S源溶液中Co源和S源的兩倍和三倍，分別將這兩種溶液命名為20%、30%Co源和S源溶液。在10%、20%和30%Co源和S源溶液中分別放入8片干燥后的泡沫鎳圓片，把混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜，設(shè)置水熱溫度為160℃，時(shí)間為10h[81-82]。待反應(yīng)釜冷卻至室溫，取出泡沫鎳圓片洗滌至中性。將10%、20%和30%Co源和S源溶液所制備的產(chǎn)物分別定義為NF@NCS-10、NF@NCS-20和NF@NCS-30。3.2.2Ni-Co硫化物復(fù)合電極的制備稱取0.2g的升華硫倒入到含有3mL二硫化碳溶液的燒杯中，用保鮮膜封住燒杯口，減少二硫化碳的揮發(fā)。將混合溶液振蕩2min后，用5mL注射器吸取混合溶液，將混合溶液滴在NF@NCS-10、NF@NCS-20和NF@NCS-30基底上，控制滴加的滴數(shù)來(lái)控制基底上硫的含量。將制備的復(fù)合硫正極依次定義為S/NF@NCS-10、S/NF@NCS-20和S/NF@NCS-30。3.3結(jié)果與討論3.3.1.NF@NCS-10、NF@NCS-20和NF@NCS-30材料表征圖3.1(a)Ni@NiCo2S4(10%Co源和S源)，Ni@NiS2/Co3S4(20%Co源和S源)，Ni@Ni-Co硫化物(30%Co源和S源)的XRD圖譜，(b)NiCo2S4和Co3S4(311)晶面局部放大的XRD圖譜，(c)泡沫鎳圓片(C1)，經(jīng)過水熱反應(yīng)的泡沫鎳圓片(C2)，負(fù)載硫的復(fù)合電極(C3)。Fig.3.1(a)XRDpatternsofNi-foam@NiCo2S4(NF@NCS-10),Ni-foam@Co3S4/NiS2(NF@NCS-20)andNi-foam@Ni-Cosulfide(NF@NCS-30).(b)XRDpartialextensionpatternof

15NF@NCS-10andNF@NCS-20at30to33°.(c)DigitalphotographsofbareNifoamwafer(C1),Ni-CosulfidegrownonNifoamwaferbyhydrothermalroute(C2),S/Ni-foam@Ni-Cosulfidewaferelectrode(C3).圖3.2(a)Ni@NiCo2S4和Ni@Ni-Co硫化物的形成機(jī)理示意圖。Fig.3.2(a)SchematicillustrationoftheformationprocessofNF@NCS-30andNF@NCS-10.通過采用XRD衍射技術(shù)對(duì)材料的物相組成進(jìn)行分析，由圖3.1(a)可知當(dāng)Co源和S源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，產(chǎn)物的衍射峰與NiCo2S4的PDF(JCPDS43-1477)卡片相匹配，表明生成的產(chǎn)物為NiCo2S4的二元硫化物[85]；當(dāng)Co源和S源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，產(chǎn)物的衍射峰分別與立方相的Co3S4的PDF(JCPDS73-1703)卡片和NiS2的PDF卡片(JCPDS88-1709)相匹配，表明生成的產(chǎn)物為Co3S4/NiS2的復(fù)合硫化物；當(dāng)Co源和S源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，所對(duì)應(yīng)的XRD衍射峰只有鎳單質(zhì)的衍射峰，這可能是由于所生成的Ni-Co硫化物的結(jié)晶度較低或者是非晶態(tài)的。圖3.1(d)是把NF@NCS-10中NiCo2S4和NF@NCS-20中Co3S4所對(duì)應(yīng)的(311)晶面進(jìn)行局部放大，從(311)晶面所對(duì)應(yīng)的衍射峰中可以明顯的看出NiCo2S4(311)晶面所對(duì)應(yīng)的衍射峰向小角度方向遷移，排除應(yīng)力的影響，由布拉格方程2dsin=可推斷出，只有當(dāng)Co3S4晶胞中摻入外來(lái)離子的離子半徑大于Co離子的離子半徑才會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，而恰好Ni2+(0.690nm)的離子半徑大于Co3+(0.545nm)；結(jié)合NiCo2S4的XPS價(jià)態(tài)分析，更進(jìn)一步確定了Co源和S源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，制備的產(chǎn)物為NiCo2S4。圖3.1(c)所示的是泡沫鎳圓片的實(shí)物圖，經(jīng)過水熱反應(yīng)后泡沫鎳圓片表面生長(zhǎng)了一層黑色的Ni-Co硫化物，復(fù)合泡沫鎳圓片負(fù)載硫后，其表面均勻分布著一層淺黃色的升華硫。圖3.2(a)為NF@NCS-10和NF@NCS-30的生長(zhǎng)機(jī)理示意圖，從圖中可以看出NiCo2S4的整體結(jié)構(gòu)是?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]異形核殼結(jié)構(gòu)鋰硫電池正極材料的制備及性能研究[D]. 魏一奇.西安理工大學(xué) 2019
[2]ZIF-8衍生多孔碳基復(fù)合材料的制備及在鋰硫電池中的應(yīng)用[D]. 李慶福.太原理工大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3458029