隨著電動汽車的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的鋰離子二次電池將難以滿足市場需求,鋰硫電池由于具有高理論能量密度（2600 Whkg-1）而受到廣泛關(guān)注。但是,鋰硫電池依然存在一些問題使其電化學(xué)性能難以發(fā)揮,如硫及其放電產(chǎn)物多硫離子較低的電導(dǎo)率,循環(huán)過程中發(fā)生的“穿梭效應(yīng)”以及硫正極的體積變化等。針對鋰硫電池的這些固有特性,本論文通過開發(fā)和制備多功能粘結(jié)劑和硫支撐材料改善硫正極結(jié)構(gòu),提高鋰硫電池活性物質(zhì)的利用率及其電化學(xué)穩(wěn)定性。本論文首次采用廉價的天然多聚物瓜爾豆膠（GG）作為鋰硫電池硫正極的粘結(jié)劑。研究結(jié)果表明GG具有高于傳統(tǒng)粘結(jié)劑聚偏氟乙烯（PVDF）的硬度和粘度,因此將GG作為粘結(jié)劑能賦予電極合適的延展性,從而緩解硫正極在循環(huán)過程中由于體積變化帶來的不良影響。此外,GG具有較好的化學(xué)與電化學(xué)穩(wěn)定性,GG在電解液中的溶脹和溶解基本可以忽略不計;循環(huán)伏安測試結(jié)果表明,GG在掃描電位范圍（1.8-2.6V（vs.Li/Li+））內(nèi)沒有發(fā)生明顯的電化學(xué)反應(yīng),表現(xiàn)出較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。傅立葉紅外光譜測試（FTIR）表明,GG和多硫離子之間存在化學(xué)作用,該化學(xué)作用有利于減少硫正極活性材料的損失,可在一定程度上... 

【文章來源】：廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１鋰硫電池的結(jié)構(gòu)示意圖ｗ??

賦予某些金屬氧化物良好的導(dǎo)電性，這呰金屬氧化物作為硫支撐材料，＂丨以有效??提高鋰硫電池的容量和循環(huán)性能??Ｓｅｈ等人ｗ合成了?－種具有核殼結(jié)構(gòu)的Ｔｉ０２作為硫支撐材料（如圖１－５），在??０．５?Ｃ電流密度下，該硫電極可獲得１０３０?ｍＡｈ?的＂丨逆容量，庫侖效率高達??９８．４％，在１０００次循環(huán)過程中，容量衰減率僅為０．０３３％。丁丨０２對放電產(chǎn)物多硫??離子的吸附較強，因此可在一定程度上減少多硫離子在電解液中的溶解與擴散；??同時，具有核殼結(jié)構(gòu)的丁丨０２殼層內(nèi)剩余的空間可以用來緩沖充放電過程中體積??變化帶來的負面影響。??ｔ，０２?ｐａｒｔｉａｌＳ??丨?Ｓｕｌｐｈｕｒ?丨?丨?Ｓｕｌｐｈｕｒ?丨?丨??ｊ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ??圖１－５具有核殼結(jié)構(gòu)的ＴｉＯ，的結(jié)構(gòu)示意圖？??Ｒｅｈｍａｎ等人Ｍ設(shè)計了一種新型碳包覆的二氧化猛（Ｍｎ０２）空心納米盒并將??該復(fù)合材料作為硫支撐材料。Ｍｎ０２納米層較強的化學(xué)作用力可以將多硫離子限??制于納米盒內(nèi)部；此外空心碳納米盒不僅可以確保高硫負載量，還可以緩沖活性??材料在充放電過程中的體積變化。碳包覆層可以提高離子和電子的快速傳輸

支搾材料）、ｖ：用在鋰硫電池上。將該材料作為鋰硫電池的骨架材料，可有效提高電??池忡能。該課題組的研究表明，Ｃｏ－Ｎ在鋰硫電池中具有“多功能、雙催化”的作??用（基理示意圖如圖１－８所示），對有效提高活性材料利用率，抑制中間產(chǎn)物多??硫離子的“穿梭效應(yīng)”，改善電極的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)具有重要指導(dǎo)意義。??氣ｐｉｒｅｃｔ??Ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ??倫一—＇ＰＦ??，一一－－－下’２？＾ｉｓｃｈａｒｇｅ＾?、、、、、、??（’?＜＝＃備??＇、＇?？?Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ?Ｎ?乂??、、＼?ｍａｔｒｉｘ?，，??、、、＇、、＇－?＊ｒ＾ｒ????圖１－８?Ｃｏ－Ｎ在鋰硫電池中的“多功能、雙催化”作用示意圖％??近年來ＭＯＦｓ被廣泛地應(yīng)用在能源存儲與轉(zhuǎn)換中，針對某種能源存儲與轉(zhuǎn)換??應(yīng)用的特點，通過選擇不同的有機配體和金屬結(jié)點，或?qū)⒒钚越M分引入孔道或骨??架結(jié)構(gòu)中，與碳納米管和石墨烯等材料復(fù)合，可以設(shè)計合成出具有某種特性特殊??功能的材料應(yīng)用在能源的存儲與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中１９１。??１．５鋰硫電池水性粘結(jié)劑??雖然粘結(jié)劑在電極中所占的比例很�。ǎ矗保�?ｗｔ％），卻對電極的制備過程和??電極的微觀結(jié)構(gòu)有較大的影響［５１５５］。如果粘結(jié)劑具有以下幾種功能

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3379563