經濟社會綠色可持續(xù)發(fā)展,極大催生了對高能量密度電化學儲能體系的需求。鋰硫電池理論能量密度達到2600Wh kg^-1,是鋰離子電池的6-8倍,且硫的自然資源豐富,廉價無毒。因此,近年來,鋰硫電池成為國內外研究的熱點。目前,鋰硫電池商業(yè)化應用面臨的主要問題是其循環(huán)穩(wěn)定性較差。其根本原因是:（1）單質硫的導電能力很差(25℃,電導率為5×10^-30S m^-1),電化學反應的利用率不高;（2）單質硫電化學反應的中間產物（Li₂S₈、Li₂S₆、Li₂S₄）易溶于電解液,一方面導致電極中活性硫的不可逆容量損失,破壞電極結構的一致性及穩(wěn)定性,另一方面,溶于電解液的多硫化物在濃度梯度及電場力的作用下,在正負極間往復遷移并發(fā)生氧化還原反應,產生“穿梭效應”,導致鋰硫電池充電效率不高,甚至不能完成充電過程;（3）活性硫的最終還原產物（不導電的固體Li₂S₂、Li

【文章頁數】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池的概述
        1.2.1 單質硫和金屬鋰的性質及鋰硫電池的優(yōu)勢
        1.2.2 鋰硫電池的組成及充放電機理
        1.2.3 鋰硫電池存在的問題及發(fā)展前景
    1.3 鋰硫電池的研究進展
        1.3.1 復合硫正極材料的研究進展
        1.3.2 鋰硫電池金屬鋰負極的研究進展
        1.3.3 鋰硫電池電解液的研究進展
        1.3.4 鋰硫電池粘結劑的研究進展
    1.4 選題的背景意義、主要內容及創(chuàng)新點
        1.4.1 選題的背景意義
        1.4.2 主要的研究內容
        1.4.3 主要的創(chuàng)新點
第二章 實驗材料及研究方法
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗設備
    2.3 材料的結構及形貌表征
        2.3.1 粉末X-射線衍射分析
        2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 等溫吸脫附測試
        2.3.5 熱重分析(TG)
        2.3.6 拉曼光譜(Raman spectra)表征
        2.3.7 傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)
        2.3.8 X-射線光電子能譜分析(XPS)分析
    2.4 電極制備、電池組裝及電化學性能測試
        2.4.1 電極的制備
        2.4.2 電池的組裝
        2.4.3 充放電性能測試
        2.4.4 循環(huán)伏安掃描測試
        2.4.5 交流阻抗譜測試
第三章 碳硫復合材料的制備及性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 碳材料的純化及修飾
        3.2.2 真空溶液浸漬法制備碳硫復合材料
        3.2.3 熱熔融法制備碳硫復合材料
        3.2.4 硫蒸氣浸漬法制備碳硫復合材料
        3.2.5 復合硫正極片的制備及扣式鋰硫電池的組裝
    3.3 結果與討論
        3.3.1 不同碳基體材料的結構形貌表征
        3.3.2 碳硫復合材料結構形貌及電化學性能表征
        3.3.3 不同方法制備的碳硫復合材料的比較分析
    3.4 本章小結
第四章 碳納米管硫復合材料修飾改性及性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 KOH刻蝕碳納米管的過程及碳硫復合材料的制備
        4.2.2 聚吡咯原位包覆碳納米管硫復合材料
        4.2.3 一步法實現碳納米管硫復合材料的制備及碳包覆過程
    4.3 結果與討論
        4.3.1 KOH刻蝕的碳納米管硫復合材料的表征及電化學性能
        4.3.2 聚吡咯包覆的碳納米管硫復合材料的表征及電化學性能
        4.3.3 碳包覆的碳納米管硫復合材料的表征及電化學性能
    4.4 本章小結
第五章 新型粘結劑海藻酸鈉在鋰硫電池中的應用
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結果與討論
        5.3.1 海藻酸鈉作為粘結劑的復合硫正極電化學性能
        5.3.2 以PVDF及SA為粘結劑的復合硫正極循環(huán)前后形貌表征
        5.3.3 海藻酸鈉作為粘結劑的粘附機理分析
    5.4 本章小結
第六章 電解液成分優(yōu)化及其在鋰硫電池中的應用
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 電解液的溶劑、鋰鹽及添加劑
        6.2.2 電解液的配制
        6.2.3 多硫化物添加劑的制備
        6.2.4 電解液性能的表征
    6.3 結果與討論
        6.3.1 電解液中溶劑的體積比對其電導率的影響
        6.3.2 電解液的用量對鋰硫電池充放電曲線形狀的影響
        6.3.3 多硫化物添加劑對鋰硫電池循環(huán)性能的影響
    6.4 本章小結
第七章 軟包鋰硫電池關鍵技術參數及組裝工藝研究
    7.1 引言
    7.2 軟包鋰硫電池的關鍵技術參數及組裝的工藝過程
        7.2.1 不同方法規(guī)�；苽涞腁C/S復合材料中硫含量分析
        7.2.2 漿料中硫含量及成型極片中硫的面密度對鋰硫電池性能的影響
        7.2.3 優(yōu)化硫復合材料的涂覆工藝參數
        7.2.4 優(yōu)化中試工藝過程將導電插層成功應用于軟包鋰硫電池
        7.2.5 優(yōu)化軟包鋰硫電池中電解液的用量
    7.3 軟包鋰硫電池的電化學性能測試
    7.4 本章小結
第八章 結論與展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3717297