在過程裝備與控制工程的要求中對化工工藝基礎(chǔ)的掌握非常重視,因?yàn)槿魏位すに嚨暮脡亩紝⒅苯踊蜷g接的影響生產(chǎn)結(jié)果的優(yōu)劣。近年來,我國能源結(jié)構(gòu)側(cè)改革不斷推進(jìn),環(huán)保新能源逐步取代石油能源供給成為市場的生力軍。像電動(dòng)汽車、人工智能機(jī)器人、無線網(wǎng)絡(luò)通訊基站等新興產(chǎn)品走向舞臺(tái),而這些產(chǎn)品能夠健康運(yùn)行依靠的動(dòng)力裝置就是新能源技術(shù)中的一種---鋰離子電池。經(jīng)過研究者們對電池工藝的不斷優(yōu)化探索發(fā)現(xiàn),在鋰離子電池中鋰硫電池的理論比容量和能量密度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的鋰離子電池。所以,為了降低環(huán)境的污染、提高電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性能,獲得更迅速的電能轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)其輕便化和成本的縮減。本文以累托石為研究對象,運(yùn)用熱處理碳化工藝、等浸漬催化工藝、自清潔包覆工藝制備了碳硫復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池的正極。實(shí)驗(yàn)中利用XRD、BET、SEM、TG等多種方法研究了碳硫復(fù)合材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)組成,研究探討了其導(dǎo)電性、吸附性和活性物質(zhì)利用率的原因。結(jié)合電化學(xué)測試,研究了該碳硫復(fù)合材料在電池充放電過程中的電化學(xué)性能影響;利用控制變量法,優(yōu)化了不同工藝影響的最佳條件。本文的主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:（1）以酸洗累托石為研究對象,選取蔗糖的... 

【文章來源】：江漢大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Li–S電池和鋰離子電池的容量密度和能量密度的比較

江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁看起來復(fù)雜得多。硫以八個(gè)硫原子構(gòu)成的環(huán)狀分子（環(huán)-S8）存在，這是由于該狀態(tài)是室溫下最穩(wěn)定。在放電過程中，有許多中間反應(yīng)產(chǎn)物（Li2Sn，8>n>2）能夠溶于電解質(zhì)中，還會(huì)引起“穿梭效應(yīng)”并降低活性物質(zhì)的利用率。在鋰電池的真實(shí)反應(yīng)過程中，多硫化物的電化學(xué)還原過程實(shí)際上是非常復(fù)雜的，并且多硫化物共存于反應(yīng)過程中。這也根據(jù)所使用的電解質(zhì)組成和電極材料而變化。因此，必須進(jìn)一步闡明Li-S電池的詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理。圖1-2（a）Li–S電池配置的示意圖、（b）常規(guī)Li-S電池的放電和充電曲線圖1.2.2鋰硫電池存在的問題盡管Li-S電池在能量密度和低成本方面都具有很大的優(yōu)勢，但是仍然存在許多難以解決的問題，這阻礙了其實(shí)踐[6-8]。根據(jù)上述Li-S電池的反應(yīng)機(jī)理和大量的研究結(jié)果，以下因素是影響Li-S電池電化學(xué)性能的主要因素，如圖1-3所示[9]。（1）硫及其最終放電產(chǎn)物L(fēng)i2S的電導(dǎo)率非常低（硫的電導(dǎo)率為5×10-30S/cm）。這些可被視為絕緣材料[10]，導(dǎo)致活性材料利用率低和比容量低。因此，有必要添加適量的導(dǎo)電添加劑，并將其與活性物質(zhì)充分均勻地混合，以確保良好的電子傳輸，從而提高活性物質(zhì)的利用率，增強(qiáng)電極動(dòng)力學(xué)并改善循環(huán)性能[11-12]。最常用的導(dǎo)電添加劑是高表面積的多孔碳[13]，這對于獲得高比容量，高庫倫效率和合理的循環(huán)壽命的電極很重要。

江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5頁圖1-3鋰電池面臨的挑戰(zhàn)示意圖1.3鋰硫電池正極工藝優(yōu)化的研究進(jìn)展對于鋰硫電池而言，單質(zhì)硫的絕緣性、其反應(yīng)中間產(chǎn)物多硫化物的溶解以及硫在充放電過程中體積的變化，使得單質(zhì)硫必須和硫載體復(fù)合才能夠獲得高電化學(xué)性能的硫正極材料。目前國內(nèi)外對于鋰硫電池的研究一直集中于鋰硫電池正極材料的改性，可以分為碳硫復(fù)合材料、聚合物硫復(fù)合材料和無機(jī)金屬化合物硫復(fù)合材料三個(gè)方面，下邊將從以下三個(gè)方面介紹鋰硫電池正極材料的研究現(xiàn)狀。1.3.1碳/硫正極優(yōu)化理想的硫基質(zhì)材料應(yīng)具有高電導(dǎo)率，易于合成，穩(wěn)定的材料結(jié)構(gòu)和高體積比的特征，以負(fù)載大量的活性材料�？紤]到這一點(diǎn)，碳質(zhì)材料由于其高電導(dǎo)率，多樣的結(jié)構(gòu)和相對便宜的合成方法，成為鋰-硫電池研究最深入的主體材料。同時(shí)，碳質(zhì)材料可以物理吸附可溶性多硫化物以增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性。2009年，Nazar等[19]制備了有序的介孔碳材料CMK-3，該材料由中空的碳棒組成，碳棒被空通道和空隙所隔開用作硫的載體。讓單質(zhì)硫和CMK-3在155°C混合熱處理，使硫進(jìn)入通道空隙中，這可以在碳和絕緣硫之間產(chǎn)生必要的電接觸，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3486306