發(fā)布時間：2017-07-31 09:37

  本文關(guān)鍵詞：AAO模板改性及其在制備硫復(fù)合納米陣列正極材料的應(yīng)用研究

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【摘要】：鋰硫電池是近些年來科研工作者的研究熱點(diǎn),因其具有較高理論比容量、正極硫材料易獲得、環(huán)境友好而受到廣泛的期待與探索。但是在鋰硫電池體系中,由于正極活性物質(zhì)的絕緣及在當(dāng)前正極體系下活性物質(zhì)易流失導(dǎo)致循環(huán)性能低、實際比容量大大低于理論值,并且循環(huán)充放電時“體積效應(yīng)”導(dǎo)致電池整體在一定的安全問題,制約了鋰硫電池在現(xiàn)實中工業(yè)化普及。在本實驗工作中,通過將多孔陽極氧化鋁(AAO)模板為出發(fā)點(diǎn),利用純度為99.5%普純鋁片在常溫下制備出孔徑在40-80nm、厚度在10um左右的多孔陽極氧化鋁模板,并通過提出的階梯降流法對模板的阻擋層進(jìn)行減薄,利用改性模板直接電化學(xué)聚合聚吡咯(PPy)納米線陣列、制備碳納米管作為正極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在對應(yīng)的導(dǎo)電陣列中負(fù)載硫作為正極材料并組裝成電池,以期改善鋰硫電池的相關(guān)電化學(xué)性能。實驗中采用普純鋁(純度為99.5%),以H2C2O4作為電解液,恒電壓,在30℃下,采用二次陽極氧化法制備了規(guī)整的多孔氧化鋁模板。在場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)觀察發(fā)現(xiàn)普純鋁片的退火預(yù)處理對于得到規(guī)整的納米孔結(jié)構(gòu)至關(guān)重要,混合酸溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為分別1.8%H2Cr2O4+6%H3PO4)在60℃下對多孔氧化鋁模板的腐蝕速率約為0.71um/min;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%H3PO4溶液在室溫(30℃)下對多孔氧化鋁模板的擴(kuò)孔速率約為1.47nm/min。為減薄阻擋層,便于利用鋁-多孔氧化鋁模板直接制備納米導(dǎo)電陣列材料,結(jié)合實驗條件提出了階梯降流法減薄阻擋層工藝:通過確定在特定溫度下不同電流-電壓平衡數(shù)據(jù),然后梯度改變二次陽極氧化電流的大小,當(dāng)電流-電壓達(dá)到平衡狀態(tài),馬上進(jìn)行下一步的降流,通過常溫下的高反應(yīng)速率、減少在各電壓平衡狀態(tài)的停留時間,實現(xiàn)了在常溫下快速、高效減薄阻擋層。相比于傳統(tǒng)的階梯降壓法和化學(xué)腐蝕法減薄阻擋層相比能有效保持模板形貌的同時又能避免模板底部形成“V”型孔道結(jié)構(gòu)。通過階梯降流法得到阻擋層減薄的多孔陽極氧化鋁模板后,我們通過電化學(xué)聚合聚吡咯納米線陣列,發(fā)現(xiàn)在乙腈(AN)+高氯酸鋰(Li Cl O4)體系下,聚合電壓采用恒電壓0.7V極化,通過FESEM和XRD表征,發(fā)現(xiàn)能很好的在改性多孔模板生長出聚吡咯納米線導(dǎo)電陣列結(jié)構(gòu)。隨后,我們也采用乙腈為碳源,在管式爐中、氬氣保護(hù)下,在改性多孔模板中碳化得到碳納米管導(dǎo)電陣列結(jié)構(gòu)。最后通過對沉積了聚吡咯的多孔氧化鋁模板的腐蝕處理獲得直立的聚吡咯納米線導(dǎo)電陣列結(jié)構(gòu)以及利用改性模板碳化碳源得到的碳納米管導(dǎo)電陣列結(jié)構(gòu),設(shè)計了改性模板+硫碳、改性模板+聚吡咯納米線陣列+硫碳、改性模板+聚吡咯納米線+硫+硫碳正極、改性模板+碳納米管+硫四種電池體系,成功制備出對應(yīng)的正極片,在手套箱中組裝為紐扣電池,并測量部分電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：多孔氧化鋁模板 階梯降流法 聚吡咯 鋰硫電池
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-27
• 1.1 引言10-11
• 1.2 多孔氧化鋁模板概述11-17
• 1.3 鋰硫電池概述17-21
• 1.4 模板法制備鋰硫電池納米結(jié)構(gòu)正極材料21-24
• 1.5 本課題意義、內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)24-27
• 2 實驗試劑和儀器27-29
• 2.1 化學(xué)試劑27-28
• 2.2 實驗儀器28-29
• 3 陽極氧化鋁模板的制備和改性29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 多孔氧化鋁模板的制備29-30
• 3.3 階梯降流法減薄模板阻擋層30-32
• 3.4 多孔氧化鋁模板的擴(kuò)孔和腐蝕32-33
• 3.5 分析表征和討論33-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 改性氧化鋁模板制備納米導(dǎo)電陣列及其表征44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 改性氧化鋁模板制備聚吡咯納米線陣列44-45
• 4.3 分析表征和討論45-51
• 4.4 碳納米管陣列的制備和表征51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 5 正極片的制備和電池的組裝54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 正極的制備54-57
• 5.3 電池的組裝57-58
• 5.4 電化學(xué)性能的測量58-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 6 全文總結(jié)與展望65-67
• 6.1 實驗結(jié)論65-66
• 6.2 需要完善的工作66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果75

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1 李永凱;楊茂春;;快換模板在我廠的應(yīng)用[J];鑄造機(jī)械;1985年03期

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3 陳全明;;組合坐標(biāo)模板[J];中國鑄機(jī);1993年01期

4 龍志陽;;立井整體移動模板的研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1992年05期

5 趙立新;立井金屬移動模板的改進(jìn)[J];中州煤炭;1998年05期

6 王南,和海芳,李玉安,邢李紅;胎模具在異形模板制造中的應(yīng)用[J];煤礦機(jī)械;2005年10期

7 馬棲林;提高擠出模板使用壽命的途徑[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;1998年11期

8 袁正篤;立井施工下行活動模板的使用[J];中州煤炭;1992年01期

9 李秀林;同步增力脫模金屬模板[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1997年10期

10 孫清華;整體金屬模板的改進(jìn)[J];煤礦機(jī)械;2000年03期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張建中 記者 閆元輝;超大型全圓倒懸掛模板首次應(yīng)用成功[N];廠長經(jīng)理日報;2002年

2 張建中 本報記者 楊慈能 王金鎖;超大型全圓倒懸掛模板應(yīng)用成功[N];經(jīng)理日報;2002年

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1 黃淼俊;含鍶磷酸鈣中空微球的生物模板法仿生合成研究[D];華南理工大學(xué);2013年

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3 徐大印;模板及沉積在模板上的低維SiC及SiC：Tb材料的研究[D];蘭州大學(xué);2006年

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10 牛林新;風(fēng)險管理在模板結(jié)構(gòu)體系施工中的應(yīng)用[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

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本文編號：598548