發(fā)布時(shí)間：2023-02-15 09:40

　　鋰硫電池作為下一代高能量密度儲(chǔ)能體系,具有能量密度高(2600 Whkg-1)、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車(chē)、無(wú)人飛行器、衛(wèi)星和其他能源儲(chǔ)存領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。但活性物質(zhì)硫及其充放電產(chǎn)物多硫化鋰相對(duì)較低的導(dǎo)電性和鋰離子傳導(dǎo)效率,影響了鋰硫電池的倍率性能;硫在充放電過(guò)程中的體積膨脹及產(chǎn)生的中間產(chǎn)物多硫化鋰容易溶解在電解液中,導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性下降;單位面積硫負(fù)載量較高時(shí),硫的利用降低,導(dǎo)致面積比容量偏低等。硫正極存在的上述問(wèn)題導(dǎo)致鋰硫電池難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求,阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。因而通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)硫正極材料,構(gòu)筑具有高能量密度、高循環(huán)穩(wěn)定性的硫正極材料,可以有效解決鋰硫電池存在的問(wèn)題,提高鋰硫電池的性能。本文從鋰硫電池正極材料的設(shè)計(jì)、合成方面開(kāi)展相關(guān)工作,提出了采用電解法制備炭/硫復(fù)合正極材料的新策略,測(cè)試并分析了相關(guān)炭/硫復(fù)合材料的電化學(xué)性能。通過(guò)一步法制備了具有高導(dǎo)電性并對(duì)多硫化鋰具有化學(xué)吸附作用的氮化硼/碳納米管復(fù)合材料,將其用作活性物質(zhì)硫的載體,制備了具有良好循環(huán)性能和倍率性能的硫正極材料。設(shè)計(jì)合成了氮、氧共摻雜的三維自支撐多孔炭材料,并通過(guò)電解法負(fù)載硫,獲得了具有高單位面...

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
論文中所涉及到的縮寫(xiě)說(shuō)明
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 鋰硫電池的工作原理
        1.2.2 鋰硫電池存在的問(wèn)題及主要解決辦法
    1.3 鋰硫電池正極的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 鋰硫電池正極材料的制備方法
        1.3.2 物理限域固硫類(lèi)材料在硫正極中的應(yīng)用
        1.3.3 化學(xué)吸附固硫類(lèi)材料在硫正極中的應(yīng)用
    1.4 本文的選題依據(jù)與研究思路
2 實(shí)驗(yàn)總述
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與原料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    2.3 材料的表征與分析
    2.4 材料的電化學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 電池的制作
        2.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試方法
        2.4.3 電池參數(shù)的定義及計(jì)算方法
3 高活性炭/硫復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 整體式多孔炭的合成
        3.2.2 電解法制備炭/硫復(fù)合正極材料
        3.2.3 熔融浸漬法制備炭/硫復(fù)合正極材料
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 整體式多孔炭的表征
        3.3.2 炭/硫復(fù)合物的表征
        3.3.3 炭/硫復(fù)合物的電化學(xué)性能研究
    3.4 本章小結(jié)
4 氮化硼/碳納米管的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 氧摻雜的氮化硼/碳納米管復(fù)合材料的合成
        4.2.2 氧摻雜氮化硼材料的合成
        4.2.3 氧摻雜碳納米管材料的合成
        4.2.4 碳納米管、氧摻雜的氮化硼混合物的制備
        4.2.5 硫正極材料的制備
        4.2.6 載體材料吸附Li2S6的定量測(cè)試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氮化硼/碳納米管復(fù)合材料的表征
        4.3.2 氮化硼/碳納米管復(fù)合材料中碳納米管的生長(zhǎng)機(jī)理推測(cè)
        4.3.3 氮化硼/碳納米管復(fù)合材料吸附多硫化鋰的分析
        4.3.4 氮化硼/碳納米管-硫復(fù)合材料的表征
        4.3.5 氮化硼/碳納米管-硫復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
5 碳納米管/空心炭纖維/硫電極的構(gòu)筑及電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 二氧化錳納米線的合成
        5.2.2 碳納米管/空心炭纖維-硫自支撐電極的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 碳納米管/空心炭纖維復(fù)合膜的表征
        5.3.2 碳納米管/空心炭纖維-硫自支撐電極的表征
        5.3.3 自支撐電極的電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
作者簡(jiǎn)介
致謝



本文編號(hào)：3743272