隨著全球化石能源大量消耗,氣候變暖與環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重。而且,石油、煤炭和天然氣等化石資源為不可再生資源,因此,迫切要求開發(fā)、應(yīng)用清潔能源。目前已有的清潔能源技術(shù)包括:二次電池、燃料電池、太陽能電池和超級電容器等。其中,基于堿金屬離子的二次電池具有綠色、環(huán)保、比容量高和可重復(fù)充電等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景及改進(jìn)空間。鋰離子電池廣泛用于便攜式電子設(shè)備及電動汽車中,其性能高度依賴于負(fù)極材料的性能。由于對設(shè)備便攜和新能源汽車?yán)m(xù)航的要求不斷提高,以及傳統(tǒng)的商業(yè)石墨較低的理論容量(372 mAh g^-1)限制,開發(fā)新型碳材料和金屬氧化物/硫化物負(fù)極材料引起日益關(guān)注。黃鐵礦（FeS₂）具有較大的理論儲鋰容量(894 mAh g^-1),且環(huán)保價廉;然而其導(dǎo)電性差、充/放電過程存在穿梭效應(yīng)等問題制約了應(yīng)用。另一方面,由于地殼中鋰資源有限（20 ppm）、價格昂貴,而同一主族的鈉/鉀資源在地殼中儲量（分別為2.36%和2.09%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋰資源量,有望應(yīng)用于二次電池。但離子半徑K⁺和Na⁺大... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 電池簡介
        1.1.1 電池發(fā)展
        1.1.2 電池分類
    1.2 鋰/鉀離子電池的組成及儲能機(jī)理
    1.3 鋰/鉀離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展
        1.3.1 插層負(fù)極材料
        1.3.2 碳及衍生碳納米負(fù)極材料
    1.4 環(huán)狀碳材料研究進(jìn)展
        1.4.1 碳納米環(huán)的合成
        1.4.2 碳納米環(huán)的性質(zhì)
        1.4.3 碳納米環(huán)的應(yīng)用
    1.5 本論文研究思路
2 實(shí)驗部分
    2.1 實(shí)驗材料及設(shè)備儀器
        2.1.1 實(shí)驗原料
        2.1.2 實(shí)驗設(shè)備
        2.1.3 分析儀器
    2.2 樣品表征
        2.2.1 X射線衍射(XRD)
        2.2.2 拉曼光譜(Raman Spectrum)
        2.2.3 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.4 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.2.6 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.7 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.2.8 低溫氮?dú)馕?脫附
        2.2.9 元素分析
        2.2.10 熱重-差熱分析(TG-DTG)
        2.2.11 納米粒度及zeta電位分析儀
    2.3 電池儲能性能測試
        2.3.1 電極片制備
        2.3.2 紐扣電池組裝
    2.4 電池性能測試方法
        2.4.1 循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能
        2.4.2 循環(huán)伏安法
        2.4.3 阻抗測試
        2.4.4 恒電流間歇滴定
3 氮摻雜碳納米管半限域硫化鐵復(fù)合材料制備及其鋰離子電池性能
    3.1 引言
    3.2 材料制備
        3.2.1 Fe/N-CNTs和Fe/CNTs的制備
        3.2.2 Fe/N-CNTs和Fe/CNTs的硫化
    3.3 FeS_2/N-CNTs合成路線設(shè)計原理
    3.4 FeS_2/N-CNTs的組成與結(jié)構(gòu)
        3.4.1 FeS_2/N-CNTs隨硫化時間的組成變化分析
        3.4.2 FeS_2/N-CNTs的形貌與結(jié)構(gòu)
        3.4.3 FeS_2/N-CNTs的元素分布
        3.4.4 Fe/CNTs與Fe/N-CNTs的硫化
    3.5 FeS_2/N-CNTs的儲鋰性能
        3.5.1 FeS_2/N-CNTs的循環(huán)伏安與充放電性能
        3.5.2 FeS_2/N-CNTs的循環(huán)和倍率性能
        3.5.3 FeS_2/N-CNTs的長循環(huán)穩(wěn)定性
    3.6 本章小結(jié)
4 氮摻雜中空碳納米環(huán)的構(gòu)筑及其鉀離子電池性能
    4.1 引言
    4.2 材料制備
        4.2.1 二氧化硅球模板的制備
        4.2.2 氮化碳納米環(huán)模板的制備
        4.2.3 氮摻雜中空碳納米環(huán)(N-CNRs)的制備
        4.2.4 N-CNRs制備的普適性
    4.3 N-CNRs合成路線及設(shè)計原理
    4.4 碳納米環(huán)的組成與結(jié)構(gòu)
        4.4.1 碳納米環(huán)的形貌與結(jié)構(gòu)分析
        4.4.2 碳納米環(huán)的結(jié)晶性與官能團(tuán)分析
        4.4.3 碳納米環(huán)的孔結(jié)構(gòu)
        4.4.4 碳納米環(huán)的元素組成
    4.5 氮摻雜中空碳納米環(huán)(N-CNRs)的儲鉀性能
        4.5.1 N-CNRs的循環(huán)伏安圖分析
        4.5.2 N-CNRs的倍率性能
        4.5.3 N-CNRs的長循環(huán)穩(wěn)定性
        4.5.4 N-CNRs的擴(kuò)散系數(shù)分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可作為碳納米管片段的共軛芳烴大環(huán)的設(shè)計合成[J]. 周啟峰,江波,楊海波.  化學(xué)進(jìn)展. 2018(05)
[2]多硫化物阻隔層在鋰硫電池中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 徐朝,游慧慧,張磊,楊全紅.  新型炭材料. 2017(02)
[3]碳納米管短切技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 張文忠,蔡曉蘭,周蕾,王子陽,李錚,易峰,余明俊.  機(jī)械工程材料. 2014(09)
[4]多壁納米碳管的超聲短切處理[J]. 陳永,劉暢,成會明.  炭素技術(shù). 2007(05)
[5]納米硅/炭復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 陳曉紅,宋懷河,楊樹斌.  新型炭材料. 2007(03)



本文編號：3690607