鋁離子電池具有成本低和容量高以及安全性好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前景的大規(guī)模固定儲(chǔ)能裝置。但是,缺少高度可逆的鋁離子正極材料阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。過(guò)渡金屬硫化物相比于氧化物具有更易極化的陰離子骨架,由于硫的電負(fù)性更低,離子半徑更大,更有利于鋁離子的傳輸。硫化鈷良好的電子傳導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性有望成為良好的鋁離子電池正極材料。本論文通過(guò)水熱法及高溫煅燒法合成了Co₉S₈/CNTs和Co₉S₈,通過(guò)XRD、EDS、TEM、HRTEM等測(cè)試手段對(duì)材料進(jìn)行了表征。采用Co₉S₈/CNTs和Co₉S₈為正極組裝的鋁離子電池進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)試。在探索時(shí)發(fā)現(xiàn)電解液會(huì)滲透石墨紙,可能與電池殼中的鐵和鉻發(fā)生了腐蝕反應(yīng)(Reed L D,2013)。采用鉬片作為保護(hù)層有效地杜絕了副反應(yīng)的發(fā)生,并以60 mA/g的電流密度進(jìn)行恒電流測(cè)試,Co₉S₈/CNTs初次放電比容量為186 mAh/g,循環(huán)4...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬離子電池的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鋰離子電池
        1.2.2 堿金屬離子電池
        1.2.3 多價(jià)金屬離子電池
    1.3 鋁離子電池
    1.4 鋁離子電池的反應(yīng)原理及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 嵌入反應(yīng)機(jī)理
        1.4.2 轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理
        1.4.3 鋁離子電池正極材料的性能比較
        1.4.4 鈷化合物鋁離子電池研究進(jìn)展
        1.4.5 鋁離子電池存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)
    1.5 論文研究目的及意義
    1.6 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線(xiàn)
        1.6.1 研究?jī)?nèi)容
        1.6.2 技術(shù)路線(xiàn)
    1.7 本論文完成的主要工作量
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 Co₉S₈/CNTs的制備方法
        2.3.2 Co₉S₈ 的制備方法
        2.3.3 鋁離子電池電極的制備
        2.3.4 鋁離子電池的測(cè)試方法
第3章 Co₉S₈/CNTs作為鋁離子電池正極材料的性能及機(jī)理研究
    3.1 Co₉S₈/CNTs的表征
        3.1.1 Co₉S₈/CNTs的 XRD分析
        3.1.2 Co₉S₈/CNTs的 TEM分析
    3.2 Co₉S₈/CNTs的電池性能衰減分析
        3.2.1 鋁離子電池的組裝方法和原理
        3.2.2 Co₉S₈/CNTs-1 電池的性能衰減測(cè)試
        3.2.3 Co₉S₈/CNTs-1 電池的電流密度對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    3.3 CNTs-1 電池的空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)及問(wèn)題分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Co₉S₈/CNTs鋁離子電池測(cè)試優(yōu)化及機(jī)理研究
    4.1 Co₉S₈/CNTs鋁離子電池鋁離子電池的優(yōu)化組裝方案
    4.2 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子電池的性能測(cè)試及機(jī)理研究
        4.2.1 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子電池充放電性能和庫(kù)倫效率測(cè)試
        4.2.2 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子的GITT測(cè)試和機(jī)理分析
    4.3 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子電池放電后的表征及機(jī)理研究
        4.3.1 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子電池放電后的TEM測(cè)試和EDS分析
        4.3.2 Co₉S₈/CNTs-2 鋁離子電池的機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 Co₉S₈ 純相作為鋁離子電池正極材料的研究
    5.1 Co₉S₈ 純相的表征
        5.1.1 Co₉S₈的XRD分析
        5.1.2 Co₉S₈的TEM分析
    5.2 Co₉S₈ 正極材料的電池性能及機(jī)理研究
        5.2.1 Co₉S₈ 電池的對(duì)比測(cè)試方案
        5.2.2 Co₉S₈ 電池的充放電性能測(cè)試及機(jī)理研究
        5.2.3 Co₉S₈ 電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率測(cè)試及機(jī)理研究
        5.2.4 Co₉S₈-a和 Co₉S₈-b電池的對(duì)比結(jié)論
    5.3 Co₉S₈-b正極材料的恒電流間歇滴定法測(cè)試及機(jī)理研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 Co₉S₈ 電池的模擬計(jì)算及正極材料反應(yīng)機(jī)理研究
    6.1 Co₉S₈ 電池模擬計(jì)算的空間結(jié)構(gòu)及組分分析
    6.2 Co₉S₈ 電池模擬計(jì)算的態(tài)密度分析
    6.3 Co₉S₈ 電池模擬計(jì)算的體系能量分析
    6.4 Co₉S₈ 電池的反應(yīng)原理及電池反應(yīng)式
    6.5 本章小結(jié)
第7章 鋁離子新型電池的設(shè)計(jì)與組裝
    7.1 鋁離子新型電池的設(shè)計(jì)方案
    7.2 鋁離子新型電池裝置的組裝
    7.3 鋁離子新型電池的測(cè)試
    7.4 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論
    8.1 主要成果
        8.1.1 Co₉S₈/CNTs鋁離子電池性能衰減的機(jī)理研究
        8.1.2 Co₉S₈ 鋁離子電池正極材料的電池性能及機(jī)理研究
        8.1.3 Co₉S₈ 晶體的電池模擬計(jì)算分析
        8.1.4 鋁離子新型電池設(shè)計(jì)與組裝
    8.2 存在的問(wèn)題及建議
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3885775