本文關(guān)鍵詞：用殼聚糖改善鋰—硫電池電化學(xué)性能

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【摘要】：鋰-硫電池因其高能量密度和高比容量而成為了下一代二次電池的研究熱點(diǎn)。但其存在著循環(huán)性能差和活性物質(zhì)硫利用率不高等缺陷,限制了其商業(yè)化進(jìn)程。多硫化鋰易溶于電解液是造成以上缺點(diǎn)的主要原因。本文借助殼聚糖分子鏈上含有的羥基和氨基等官能團(tuán),改善了鋰-硫電池的電化學(xué)性能。首先將殼聚糖作為硫正極添加劑,考察了其用量對(duì)正極結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,揭示了其影響規(guī)律。證明了殼聚糖在正極中的加入不但提高了電池的放電比容量,而且改善了其循環(huán)性能：在0.1C時(shí),鋰-硫電池的初始放電比容量可以達(dá)到1145mAh/g；在0.5C和1C下,100次循環(huán)之后,可逆比容量分別可以達(dá)到在680mAh/g和647mAh/g,遠(yuǎn)高于普通正極性能。殼聚糖能夠有效地抑制長(zhǎng)鏈多硫化物向電解液的溶解,提高了電池的活性物質(zhì)硫的使用率。其次,為了進(jìn)一步發(fā)揮殼聚糖的吸附作用,將其作為吸附添加劑,設(shè)計(jì)制備了隔膜隔膜涂層,且實(shí)現(xiàn)了涂層超薄化(1.5μm)。通過電化學(xué)性能測(cè)試和隔膜的結(jié)構(gòu)表征證明,這種改性隔膜能夠有效抑制“穿梭效應(yīng)”,提高電池循環(huán)穩(wěn)定性。在0.2C、0.5C和1C條件下,初始放電比容量分別可以達(dá)到1158mAh/g、837mAh/g和834mAh/g；在0.5C下,100次循環(huán)后,可逆比容量仍然保持830mAh/g；1C條件下200次循環(huán)后,放電比容量仍然保持有675mAh/g。最后,通過交流阻抗法研究了鋰-硫電池的放電過程,證明了應(yīng)用殼聚糖作為隔膜添加劑能夠有效減小電解液阻抗、固態(tài)電解液界面膜阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rs、Rf和Rct),這對(duì)提高鋰-硫電池電化學(xué)性能有益。
【關(guān)鍵詞】：鋰-硫電池 殼聚糖 隔膜 穿梭效應(yīng) 添加劑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 鋰-硫電池簡(jiǎn)介12-14
• 1.1.1 鋰-硫電池的放電機(jī)制12-13
• 1.1.2 鋰-硫電池面臨的挑戰(zhàn)13-14
• 1.2 鋰-硫電池研究進(jìn)展14-22
• 1.2.1 正極材料研究進(jìn)展14-18
• 1.2.2 隔膜材料研究進(jìn)展18-21
• 1.2.3 粘合劑研究進(jìn)展21-22
• 1.3 立題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.2 硫正極和改性隔膜的制備25-26
• 2.2.1 硫正極的制備25
• 2.2.3 改性隔膜的制備25-26
• 2.3 電池組裝26
• 2.4 表征方法26-28
• 2.4.1 電池充放電測(cè)試26
• 2.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試26
• 2.4.3 交流阻抗測(cè)試26
• 2.4.4 掃描電子顯微鏡26-27
• 2.4.5 紫外可見分光光度法27-28
• 第三章 結(jié)果與討論28-56
• 3.1 殼聚糖作為鋰-硫電池功能添加劑可行性分析28-32
• 3.1.1 明膠為粘合劑硫正極28-29
• 3.1.2 殼聚糖對(duì)多硫化鋰的吸附性能分析29-32
• 3.1.3 小結(jié)32
• 3.2 殼聚糖作為硫正極添加劑32-39
• 3.2.1 殼聚糖對(duì)硫正極形貌的影響33-35
• 3.2.2 殼聚糖對(duì)硫正極性能的影響35-39
• 3.2.3 小結(jié)39
• 3.3 殼聚糖改性隔膜的設(shè)計(jì)制備39-56
• 3.3.1 改性隔膜對(duì)放電過程的影響40-41
• 3.3.2 改性隔膜形貌表征41-44
• 3.3.3 改性隔膜對(duì)鋰-硫電池性能的影響44-49
• 3.3.4 放電過程研究49-55
• 3.3.5 小結(jié)55-56
• 第四章 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-62
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介63-64
• 碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書64-65

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1026362