發(fā)布時(shí)間：2018-01-15 10:48

  本文關(guān)鍵詞：負(fù)載ZnS的介孔碳復(fù)合硫正極材料的制備及性能研究　出處：《福州大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本論文以獲得高性能的鋰硫電池正極材料為目的,對(duì)負(fù)載硫化鋅(ZnS)的介孔碳復(fù)合硫正極材料的制備及性能進(jìn)行了研究；與此同時(shí),探討不同的電解液添加劑對(duì)鋰硫電池性能的影響。主要內(nèi)容和結(jié)果如下：1.以蔗糖為碳源、SBA-15為模板制備介孔碳材料(MC),并以之為載體、硝酸鋅為鋅源、硫化鈉為硫源,通過液相沉淀與回流一熱處理相結(jié)合的方法制備負(fù)載ZnS的介孔碳復(fù)合材料(ZnS/MC);采用X射線粉末衍射、能譜(EDS)、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及氮?dú)馕矫摳降仁侄螌?duì)材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明,通過上述方法可以實(shí)現(xiàn)ZnS與介孔碳的復(fù)合,復(fù)合材料的比表面積、平均孔徑、孔容均減小,其結(jié)構(gòu)特征與介孔碳類似,仍保持著高度的多孔性,趨向于無定形物質(zhì)；當(dāng)ZnS含量低于17%時(shí),不出現(xiàn)ZnS晶相,當(dāng)ZnS含量超過17%時(shí),復(fù)合材料中形成閃鋅礦型ZnS晶相,ZnS主要以納米微粒形式均勻分布于介孔碳表面和介孔碳孔道,有部分分布于球狀碳間隙；當(dāng)ZnS含量高于50%時(shí),熱處理時(shí),ZnS納米顆粒發(fā)生團(tuán)聚。將ZnS/MC與S熱復(fù)合制得負(fù)載ZnS的介孔碳復(fù)合硫正極材料ZnS/MC/S,采用循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電等測試手段考察其電化學(xué)性能,并探討不同的ZnS負(fù)載量對(duì)鋰硫電池性能的影響。結(jié)果表明,納米化的ZnS可以催化多硫離子的電化學(xué)過程,提高硫電極的庫侖效率及循環(huán)穩(wěn)定性；ZnS含量為50%時(shí),ZnS/MC/S電極的初始放電比容量達(dá)到1354.6mA h/g,初始可逆容量為1251.4 mA h/g,各循環(huán)階段庫侖效率接近100%,50次循環(huán)后容量仍有650 mA h/go2.探究LiNO3、SOC12等電解液添加劑對(duì)鋰硫電池性能的影響。充放電測試顯示,用LiNO3作添加劑,硫電極的初始放電比容量為1183.2mAh/g,50次循環(huán)后其比容量保持在696.4 mA h/g;用SOCl2添加劑,初始可逆容量達(dá)1252 mAh/g,且整個(gè)循環(huán)過程,庫侖效率接近100%,60次循環(huán)之后,容量仍有641.8 mAh/g。在電解液中添加LiNO3N SOCl2,可有效抑制“飛梭效應(yīng)”,提高硫電極性能。3.探究電解液中的多硫化物對(duì)鋰硫電池性能的影響。結(jié)果顯示,首次放電比容量達(dá)到1227 mAh/g,充放電效率一直維持在97%左右,循環(huán)50次循環(huán)后容量仍有664.5 mA h/g。用溶有多硫離子電解液的鋰硫電池其放電容量與循環(huán)穩(wěn)定性均得到提高。
[Abstract]:In this paper, in order to obtain high performance lithium sulfur battery cathode materials for the purpose of load of zinc sulfide (ZnS) preparation and properties of mesoporous carbon sulfur composite cathode materials were investigated; at the same time, to investigate the effects of electrolyte additives on the properties of lithium sulfur battery. The main contents and results are as follows: 1. with sucrose as carbon source, SBA-15 preparation of mesoporous carbon material as template (MC), and to the carrier, zinc nitrate as source of zinc, sodium sulfide as sulfur source, mesoporous carbon composite material prepared by loading ZnS liquid phase precipitation method combined with a reflux heat treatment system (ZnS/ MC) by X - ray powder; diffraction, energy spectrum (EDS), scanning electron microscope, the materials were characterized by transmission electron microscopy, N2 adsorption desorption method. The results show that the method can realize the composite ZnS and mesoporous carbon composite material, surface area, average pore size, pore volume decreased, The structure and characteristics of mesoporous carbon, remained highly porous, tends to amorphous material; when the content of ZnS is lower than 17%, no ZnS phase when the content of ZnS exceeds 17%, the zinc blende ZnS phase formed in the composite, ZnS is mainly in the form of nano particles evenly distributed on the dielectric mesoporous carbon surface and mesoporous carbon materials, partially distributed spherical carbon clearance; when the ZnS content is higher than 50%, heat treatment, ZnS nanoparticles aggregation. Mesoporous carbon sulfur composite cathode material ZnS/MC/S ZnS/MC and S ZnS composite prepared heat load, cyclic voltammetry, AC impedance, constant current charge discharge test means to investigate its electrochemical performance, and discusses the different effects of ZnS loading on the performance of lithium sulfur battery. The results show that the electrochemical process of nano ZnS can catalyze the polysulfide ions, improve coulombic efficiency and cycle stability of sulfur electrode; the content of ZnS is 50% When the initial discharge specific capacity of 1354.6mA electrode of ZnS/MC/S h/g, the initial reversible capacity of 1251.4 mA h/g, each cycle coulombic efficiency is close to 100%, after 50 cycles the capacity is still 650 mA h/go2. on LiNO3, SOC12 on the performance of electrolyte additive effects of lithium sulfur battery. The charge discharge tests showed that using LiNO3 as additive. The initial discharge of sulfur electrode capacity was 1183.2mAh/g, after 50 cycles the specific capacity remained at 696.4 mA h/g; with SOCl2 additive, the initial reversible capacity of 1252 mAh/g, and the whole cycle, the coulombic efficiency is close to 100%, after 60 cycles, the capacity is 641.8 mAh/g. with LiNO3N SOCl2 in the electrolyte, which can effectively inhibition of "shuttle effect", improve the performance of.3. on effect of sulfur electrode polysulfides in the electrolyte on the properties of lithium sulfur batteries. The results showed that the initial discharge capacity reached 1227 mAh/g, the charge discharge efficiency has dimension After holding 50 cycles for 97% cycles, the capacity is still 664.5 mA h/g., and the discharge capacity and cycling stability of lithium sulfur battery with multi sulfur ion electrolyte are improved.

【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912

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6 李R，

本文編號(hào)：1428038