發(fā)布時間：2023-05-13 23:42

　　傳統(tǒng)的鋰離子電池受限于其“搖椅式”的充放電反應(yīng)機理,其能量密度的發(fā)展受到限制,而鋰金屬電池作為具有高儲能密度的下一代鋰電池體系被寄予厚望,但對鋰金屬電池而言,其關(guān)鍵正負極材料的發(fā)展依然存在諸多問題。諸如,金屬鋰負極雖然以其超高理論比容量,較低的密度和較負的電化學電勢而被認為是終極的負極材料,但是由于其電化學沉積溶解反應(yīng)的特性,枝晶生長及其不可逆性阻擋了金屬鋰負極的實際應(yīng)用。對于鋰金屬二次電池而言,鋰硫電池體系的發(fā)展前景可觀,硫儲量豐富且無毒,但硫的絕緣性,體積膨脹及充放電過程中產(chǎn)生易溶于電解液的多硫化物,導致鋰硫電池體系仍無法向?qū)嵱没l(fā)展。為此,設(shè)計性能優(yōu)異的正負極材料是進一步提升鋰金屬電池能量密度和實用性的主要途徑,縱觀材料的研究發(fā)展,三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料以其高導電性,組裝制備多樣性及可操控性,賦予了納米材料的石墨烯具備更多集成、優(yōu)異的物理化學性質(zhì),而被應(yīng)用在諸多儲能材料上。三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料既能改善金屬鋰負極沉積溶解過程的可逆性,同時也能增強硫正極的導電性并以其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢阻擋多硫化物的遷移和溶解。然而三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的制備依然受限于其組裝過程的不可控性,往往導致制備過程中并非能得到理...

【文章頁數(shù)】：192 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 高儲能密度鋰電池體系的研究意義及必要性
    1.3 高儲能密度電極材料的發(fā)展及概述
        1.3.1 金屬鋰負極的研究進展及現(xiàn)狀
        1.3.2 高儲能密度正極材料的研究進展及現(xiàn)狀
        1.3.3 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料在高儲能密度電池體系中應(yīng)用的研究意義
    1.4 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的制備及其在高儲能密度鋰電池體系中的研究
        1.4.1 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料制備的研究進展
        1.4.2 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料在金屬鋰負極上應(yīng)用的研究進展
        1.4.3 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料在硫正極上應(yīng)用的研究進展
    1.5 本論文選題思路及研究內(nèi)容
第二章 孔尺寸可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 可控尺寸氧化石墨烯微片的制備
        2.2.2 孔尺寸可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其復(fù)合硫正極的制備
        2.2.3 物性及結(jié)構(gòu)表征方法
        2.2.4 亞甲基藍和油性溶劑吸附能力表征方法
        2.2.5 電化學性能表征方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 孔尺寸可控的的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的形貌及物性分析
        2.3.2 孔尺寸可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的吸附特性分析
        2.3.3 復(fù)合硫正極的形貌及物性分析
        2.3.4 復(fù)合硫正極的電化學性能分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 孔取向可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 孔取向可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的制備
        3.2.2 復(fù)合硫正極的制備
        3.2.3 物性及結(jié)構(gòu)表征方法
        3.2.4 電化學性能表征方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 孔取向可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的形貌及物性分析
        3.3.2 孔取向可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的形成機理
        3.3.3 孔取向可控的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的電、力和熱學性質(zhì)研究及應(yīng)用
        3.3.4 復(fù)合硫正極的形貌及物性分析
        3.3.5 復(fù)合硫正極的電化學性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氧化鋅修飾的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其復(fù)合金屬鋰負極的電化學性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 氧化鋅修飾的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其復(fù)合金屬鋰負極的制備
        4.2.2 物性及結(jié)構(gòu)表征方法
        4.2.3 電化學性能表征方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氧化鋅修飾的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其復(fù)合金屬鋰負極的形貌分析
        4.3.2 復(fù)合金屬鋰負極對金屬鋰沉積引導行為的分析
        4.3.3 復(fù)合金屬鋰負極的電化學性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 碳纖維布支撐的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其復(fù)合金屬鋰負極的電化學性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 碳纖維布復(fù)合金屬鋰負極的制備
        5.2.2 碳纖維布支撐的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料的制備
        5.2.3 物性及結(jié)構(gòu)表征方法
        5.2.4 電化學性能表征方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 碳纖維布復(fù)合金屬鋰負極的形貌及物性分析
        5.3.2 碳纖維布復(fù)合金屬鋰負極的電化學性能分析
        5.3.3 碳纖維布支撐的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其在金屬鋰負極中應(yīng)用的形貌及物性分析
        5.3.4 碳纖維布支撐的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料在金屬鋰負極中應(yīng)用的電化學性能分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料可控負載金屬鋰及其電化學性能研究
    6.1 前言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其可控負載金屬鋰的制備
        6.2.2 復(fù)合硫正極的制備
        6.2.3 物性及結(jié)構(gòu)表征方法
        6.2.5 電化學性能表征方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料及其可控負載金屬鋰的形貌及物性分析
        6.3.2 復(fù)合金屬鋰負極的電化學性能分析
        6.3.3 復(fù)合硫正極的形貌及物性分析
        6.3.4 三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料復(fù)合金屬鋰負極/復(fù)合硫正的電化學性能分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
參考文獻
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
致謝



本文編號：3816760