本文關(guān)鍵詞：多孔碳材料在高比能鋰硫、鋰硒電池中的應(yīng)用

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【摘要】：單質(zhì)硫作為正極材料,其理論比容量為1672 mAh g-1,和金屬鋰作為負(fù)極構(gòu)成的鋰硫(Li-S)電池理論能量密度高達(dá)2600 Wh kg-1,實(shí)際能量密度也有望達(dá)到傳統(tǒng)鋰離子電池的2-5倍;同時(shí),單質(zhì)硫還具有資源豐富、價(jià)格便宜和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。因此,鋰硫電池被看作極具應(yīng)用前景的下一代二次鋰電池技術(shù)。和硫元素同主族的硒元素,作為正極材料,具有和硫相接近的體積能量密度,同時(shí)其電子導(dǎo)電性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫,因而具有更好的活性物質(zhì)利用率和倍率性能,有可能被應(yīng)用于一些對(duì)小型化和功率密度要求較高的特殊領(lǐng)域。本文針對(duì)鋰硫電池和鋰硒電池存在的問(wèn)題,主要做了兩個(gè)方面的工作:(1)針對(duì)介孔碳和微孔碳在儲(chǔ)硫方面的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),設(shè)計(jì)了一種雙正極結(jié)構(gòu),這一新型的結(jié)構(gòu)將硫與微孔碳的復(fù)合物正極置于硫與介孔碳復(fù)合物正極和隔膜之間。通過(guò)這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),硫正極的循環(huán)穩(wěn)定性得到顯著的改善。和硫與介孔碳復(fù)合物單一正極相比,50周容量保持率由28%提高到了70%。(2)制備了一種硒和微孔碳的復(fù)合物正極材料,并比較了該材料在醚類電解液和碳酸酯類電解液中的電化學(xué)特征,發(fā)現(xiàn)該硒碳復(fù)合材料在碳酸酯類電解液中實(shí)現(xiàn)的是“固-固”的轉(zhuǎn)變機(jī)制,可以避免可溶性多硒離子的產(chǎn)生。因而碳酸酯電解液比醚類電解液更適合作為碳硒正極材料的電解液體系。該碳硒復(fù)合材料在0.5C的倍率下,首次可逆容量達(dá)到707 mAh g-1,100次循環(huán)的容量保持率為72.8%,庫(kù)倫效率始終維持在100%左右,而且12C倍率下放電容量達(dá)到了335 mAh g-1。
【關(guān)鍵詞】：鋰硫電池 鋰硒電池 多孔碳 電解液 充放電機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(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4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-35
• 1.1 鋰硫電池研究背景9-10
• 1.2 鋰硫電池的工作原理10-11
• 1.3 鋰硫電池存在的問(wèn)題11-12
• 1.4 鋰硫電池正極材料12-26
• 1.5 鋰硫電池電解液及負(fù)極材料26-29
• 1.6 鋰硫電池隔膜29-30
• 1.7 新型鋰硫電池結(jié)構(gòu)30-32
• 1.8 鋰硒電池及其正極材料32-34
• 1.9 本論文立題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容34-35
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法與儀器35-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備35-36
• 2.2 材料測(cè)試與表征36-37
• 2.3 電化學(xué)性能測(cè)試37-39
• 第三章 雙正極結(jié)構(gòu)改善鋰硫電池的循環(huán)性能及其機(jī)理研究39-53
• 3.1 引言39-40
• 3.2 硫/介孔碳和硫/微孔碳的合成40-41
• 3.3 構(gòu)建雙正極結(jié)構(gòu)41-42
• 3.4 材料表征及電極結(jié)構(gòu)表征42-45
• 3.5 電化學(xué)性能表征45-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 基于碳酸酯類電解液的硒碳復(fù)合材料作為鋰硒電池的正極53-66
• 4.1 引言53-55
• 4.2 硒/微孔碳復(fù)合物的合成55-56
• 4.3 硒/微孔碳復(fù)合物材料的表征56-58
• 4.4 電化學(xué)性能表征58-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-69
• 5.1 主要結(jié)論66
• 5.2 未來(lái)展望66-69
• 致謝69-71
• 參考文獻(xiàn)71-79
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

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本文編號(hào)：1074308