發(fā)布時(shí)間：2021-06-21 19:10

　　作為下一代最具潛能的新型電池系統(tǒng),鋰硫二次電池因其1675 mAh g^-1的高理論比容量,低成本和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的關(guān)注。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中卻因單質(zhì)硫及放電終產(chǎn)物L(fēng)i₂S₂/Li₂S的低電導(dǎo)率造成的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢和充放電過(guò)程中多硫化物的穿梭效應(yīng),導(dǎo)致容量衰減快、循環(huán)穩(wěn)定性差和自放電嚴(yán)重。針對(duì)正極中存在的這兩大問(wèn)題,本文分別將金屬類(lèi)無(wú)機(jī)化合物和金屬酞菁類(lèi)有機(jī)化合物作為添加劑引入鋰硫電池體系,來(lái)改善應(yīng)用性能。本文對(duì)金屬類(lèi)無(wú)機(jī)化合物添加劑的研究主要包括貴金屬鉑、過(guò)渡金屬鈷和碳化鎢。采取將添加劑加入到正極和對(duì)隔膜與正極接觸表面進(jìn)行修飾兩種實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用鉑碳材料對(duì)隔膜進(jìn)行修飾具有更好的效果,在0.5 C下充放電400次,放電比容量仍可維持在550 mAh g^-1,并且后300圈中平均每圈衰減率僅為0.078%。通過(guò)分析測(cè)試發(fā)現(xiàn),鉑碳材料層的添加不僅可以吸附固定多硫化物從而緩解穿梭效應(yīng),還可以作為上層集流體提高活性物質(zhì)的利用率并利用金屬鉑對(duì)多硫化鋰轉(zhuǎn)化過(guò)程的電催化作用加... 

【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫電池典型的充放電曲線(xiàn)

第 1 章 緒論，開(kāi)啟了碳材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用于鋰硫電池的先河。隨后，Jayaprakash氧化硅為硬模板，以瀝青為碳源，制備出多孔的中空碳球，并與硫進(jìn)行鋰硫電池正極材料，循環(huán)穩(wěn)定性較好，經(jīng) 100 圈循環(huán)后，容量保持率可。Choi 等[32]運(yùn)用超聲波噴霧熱解法以蔗糖為碳源制備出了內(nèi)部為大孔而外部分布微孔的分層孔結(jié)構(gòu)碳載體，如圖 1-2 所示，這種結(jié)構(gòu)的碳材大部分的硫限制在中心的大孔和中孔內(nèi)，而外部的微孔又可吸附多硫6 wt%的載硫量下，當(dāng)電流密度為 0.06C 時(shí)，首次放電比容量達(dá)到 141且在 2.4 C 的電流密度下經(jīng) 500 次的充放電后，比容量保持 77%。

加劑效果更好，為后續(xù)添加劑材料的篩選指出方向。隨后，Zhan化 TiC 和半導(dǎo)體 TiO2的電化學(xué)作用進(jìn)行比較分析，強(qiáng)調(diào)了極性材性對(duì)電池循環(huán)過(guò)程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的重要影響。此外，Nazar 課題組[51]金屬氧化物與多硫化鋰之間的化學(xué)作用機(jī)理展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)這一吸氧化物的氧化還原電勢(shì)直接相關(guān)，并按其相對(duì)于 Li/Li+的電勢(shì)將這分為三類(lèi)，提出當(dāng)金屬氧化物（如 MnO2、VO2），電位處于 2.4，可以在表面與活性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，先生成硫代硫酸鹽中間為放電產(chǎn)物 Li2S，從而縮短反應(yīng)途徑、加速整體反應(yīng)過(guò)程。了上述用極性-極性相互作用束縛多硫化鋰外，路易斯酸堿作用理鋰硫電池中。這是因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)硫在最外層軌道上有一對(duì)孤對(duì)電子離子（Sn2-）屬于弱的路易斯堿，因而屬于路易斯酸類(lèi)的金屬有機(jī)骨架被引入鋰硫體系。Xiao 等[52]以 Ni-MOF 和 Co-MOF 材料為載體并，揭示了多硫化物與 MOF 材料的作用機(jī)理，認(rèn)為金屬 Ni 可作為與多硫離子相互作用，為多硫化鋰的吸附提供活性位點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]幾類(lèi)面向電網(wǎng)的儲(chǔ)能電池介紹[J]. 蔣凱,李浩秒,李威,程時(shí)杰.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2013(01)
[4]智能電網(wǎng)儲(chǔ)能用二次電池體系[J]. 陶占良,陳軍.  科學(xué)通報(bào). 2012(27)
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