盡管鋰離子電池在實際生活中被廣泛應用,但其能量密度幾乎已接近理論值的極限,無法滿足當今人們對長循環(huán)、高容量儲能裝置的需求。鋰硫電池因其高理論比容（1675 mAh/g）和能量密度（2600 mWh/g）,以及活性物質硫儲量豐富、無毒低價,受到越來越多研究者們的青睞,成為極具應用前景的新一代二次電池。但其在商業(yè)化道路上,還面臨一些問題:硫及其產(chǎn)物是電子和離子的絕緣體;反應前后活性材料體積變化大;中間產(chǎn)物易溶于電解液引發(fā)“穿梭效應”以及鋰負極枝晶等。針對上述問題,本文系統(tǒng)地研究了鋰硫電池的正/負極材料改性,設計復合材料夾層和隔膜構建新型電池結構,并開拓新型制備方法,采用物理氣相沉積技術（電子束蒸發(fā)和磁控濺射）構筑復合材料。首先,深入探討了微/介/大孔炭的孔特性與電化學性能的關系;再以優(yōu)選多孔炭為基體,制備氧化鐵/多孔炭復合材料對正極進行改性;然后,設計多孔炭紙/氧化鋁復合材料夾層、氮化鈦/微/介孔炭復合材料隔膜涂層,改變電池結構;最后,創(chuàng)新地在鋰負極表面包覆金屬銅膜,保護鋰負極,抑制鋰枝晶生長。本文主要研究工作和成果如下:分別以蔗糖、葡萄糖為炭源,納米碳酸鈣為模板,制備微/介/大孔炭材料。... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池簡介
        1.2.1 鋰硫電池工作機理
        1.2.2 鋰硫電池面臨的問題
        1.2.3 鋰硫電池國內(nèi)外研究進展
    1.3 鋰硫電池正極材料研究進展
        1.3.1 硫/炭復合材料
        1.3.2 硫/金屬化合物復合材料
        1.3.3 硫化鋰正極材料
    1.4 鋰硫電池功能性夾層/隔膜研究進展
        1.4.1 多功能夾層
        1.4.2 多功能隔膜
    1.5 鋰硫電池負極研究進展
    1.6 本論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
第二章 微/介/大孔炭材料的孔特性與電化學性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗主要材料和設備
        2.2.2 材料制備
        2.2.3 材料表征
        2.2.4 電化學性能測試
    2.3 實驗結果與討論
        2.3.1 材料表征分析
        2.3.2 電化學性能
    2.4 本章小結
第三章 氧化鐵/多孔炭/硫復合正極材料的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 材料制備
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 電化學性能測試
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 材料表征分析
        3.3.2 電化學性能
    3.4 本章小結
第四章 多孔炭紙/氧化鋁雙面中間層的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料制備
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 電化學性能測試
    4.3 實驗結果與討論
        4.3.1 材料表征分析
        4.3.2 電化學性能
        4.3.3 材料功能驗證
    4.4 本章小結
第五章 氮化鈦協(xié)同微/介孔炭改性隔膜的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 材料制備
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 電化學性能測試
    5.3 實驗結果與討論
        5.3.1 材料表征分析
        5.3.2 電化學性能
        5.3.3 材料演變及作用機理
    5.4 本章小結
第六章 銅膜改性鋰負極的制備及鋰硫電池性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 材料制備
        6.2.2 材料表征
        6.2.3 電化學性能測試
    6.3 實驗結果與討論
        6.3.1 材料表征分析
        6.3.2 電化學性能
    6.4 結論
第七章 全文總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間的學術活動及成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高比能鋰硫二次電池研究進展[J]. 吳奕環(huán),喬志軍.  能源與節(jié)能. 2016(03)
[2]Scientific and technological challenges toward application of lithium–sulfur batteries[J]. 殷雅俠,姚胡蓉,郭玉國.  Chinese Physics B. 2016(01)
[3]國外鋰硫電池研究進展[J]. 賈旭平.  電源技術. 2014(09)
[4]蘇州納米所高倍率超長循環(huán)壽命鋰硫電池研究獲進展[J].   人工晶體學報. 2014(08)
[5]高比能鋰硫電池關鍵材料的研究[J]. 王維坤,余仲寶,苑克國,王安邦,楊裕生.  化學進展. 2011(Z1)



本文編號：3641513