本文關(guān)鍵詞：五氧化二釩與硫鋰離子電池正極材料及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：鋰離子電池的正極材料對(duì)其性能起著決定性作用。因此,正極材料的研究對(duì)鋰離子電池的發(fā)展具有重要意義。眾所周知,鋰離子電池的應(yīng)用已滲透到我們生活的方方面面,小到各種智能電子產(chǎn)品,大到電動(dòng)車。但是,能量密度低及循環(huán)壽命短等問(wèn)題依然是制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素。本文包括兩個(gè)工作,分別對(duì)五氧化二釩和硫單質(zhì)兩種正極材料進(jìn)行了電化學(xué)研究。針對(duì)活性材料的不導(dǎo)電性,我們一方面將材料的尺寸減小到納米級(jí),另一方面尋找合適導(dǎo)電添加劑進(jìn)行有效地改善整個(gè)電極的導(dǎo)電性。V_2O_5材料因其具有潛在的應(yīng)用前景和較高的質(zhì)量比容量(294mAhg-1)而得到廣泛關(guān)注。然而,其自身固有的導(dǎo)電性差及低的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致了嚴(yán)重的比容量衰退。為了很好的解決以上問(wèn)題,我們通過(guò)制備的V_2O_5納米球與多壁碳納米管(MWCNTs)組裝成層狀結(jié)構(gòu),來(lái)制備獨(dú)特的薄膜正極。其中,交替的層結(jié)構(gòu)因V_2O_5納米球?qū)訋в姓姾蚆WCNTs層帶有負(fù)電而發(fā)生靜電吸附作用。由此一來(lái),V_2O_5納米顆粒緊緊的嵌入在鄰近上下兩多壁碳納米管層之間。有效地減少了空隙的產(chǎn)生,增強(qiáng)了整個(gè)電極的導(dǎo)電性。在電流密度為1.0C時(shí),100次循環(huán)后,比容量仍可維持在200mAhg-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電極表現(xiàn)出了較高的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。鋰硫電池因其較大的能量密度而被認(rèn)作為下一代鋰離子電池。碳基材料因其較大的比表面積和穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)而被認(rèn)作理想的鋰硫電池的復(fù)合材料。其中規(guī)則多孔結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出了更多的優(yōu)勢(shì)。本工作中,我們采用氮摻雜的多孔碳作為硫單質(zhì)的宿主。在充放電過(guò)程中,多孔結(jié)構(gòu)及親核性的氮元素之間的協(xié)同效應(yīng)對(duì)可溶性的多硫化鋰產(chǎn)物表現(xiàn)出了突出的抑制作用。在電流密度為2.0C時(shí),可實(shí)現(xiàn)500次穩(wěn)定循環(huán),在每一次循環(huán)中,比容量?jī)H衰減0.057%。
【關(guān)鍵詞】：正極 五氧化二釩 疊層結(jié)構(gòu) 硫單質(zhì) 氮摻雜 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912;O646
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 可充電鋰離子電池概述9-12
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展9-10
• 1.2.2 鋰離子電池的原理和特點(diǎn)10-11
• 1.2.3 鋰離子正、負(fù)極材料11-12
• 1.3 鋰離子正極材料12-15
• 1.3.1 鋰離子正極材料的發(fā)展12
• 1.3.2 鋰離子正極材料的分類12-15
• 1.4 鋰離子正極材料五氧化二釩和單質(zhì)硫15-17
• 1.4.1 五氧化二釩、單質(zhì)硫晶體結(jié)構(gòu)15
• 1.4.2 五氧化二釩、單質(zhì)硫電化學(xué)特性15-16
• 1.4.3 五氧化二釩、硫電極材料制備16-17
• 1.5 本文選題及工作內(nèi)容17-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)19-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.2 樣品主要表征方法20-21
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡20
• 2.2.2 透射電子顯微鏡20-21
• 2.2.3 X射線衍射分析21
• 2.2.4 熱重分析法21
• 2.3 電極電化學(xué)性能分析21-23
• 2.3.1 扣式鋰電池的組裝21-22
• 2.3.2 鋰電池性能測(cè)試手段22-23
• 第3章 靜電吸附五氧化二釩及多壁碳納米管疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能測(cè)試23-33
• 3.1 前言23-24
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分24-26
• 3.2.1 V_2O_5納米顆粒的制備24
• 3.2.2 MWCNTs酸化處理24-25
• 3.2.3 復(fù)合材料疊層結(jié)構(gòu)的制備25-26
• 3.3 結(jié)果與分析26-31
• 3.3.1 V_2O_5顆粒表征26-27
• 3.3.2 復(fù)合材料疊層結(jié)構(gòu)表征27-29
• 3.3.3 電化學(xué)性能分析29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第4章 氮摻雜多孔碳用于鋰硫電池研究33-41
• 4.1 前言33-34
• 4.2 模板法碳化介紹34
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 4.3.1 氮摻雜多孔碳（N-PC）制備34-35
• 4.3.2 N-PC與硫復(fù)合（N-PC-S）35
• 4.4 結(jié)果與討論35-41
• 4.4.1 多孔碳（N-PC）表征35-36
• 4.4.2 N-PC-S復(fù)合材料表征36-38
• 4.4.3 N-PC-S復(fù)合材料用于電化學(xué)測(cè)試38-40
• 4.4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 總結(jié)與展望41-43
• 5.1 總結(jié)41
• 5.2 展望41-43
• 參考文獻(xiàn)43-50
• 致謝50-51
• 攻讀碩士期間發(fā)表的文章51

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本文編號(hào)：741285