鋰硫（Li-S）電池因具有比容量高,活性物質硫價格低、來源廣等優(yōu)點,是最有發(fā)展前景的下一代高比能儲能裝置。然而單質硫的電導率低、多硫化物溶解擴散、放電過程電極體積膨脹以及鋰枝晶等問題,嚴重制約鋰硫電池的實際應用。本文利用金屬有機骨架（MOF）材料大的比表面積和獨特的孔結構特點,將MOF表面修飾改性,作為碳材料前驅體,通過高溫直接碳化制備摻雜氮、氧元素的碳材料,用于鋰硫電池正極活性材料硫的負載,制備碳/硫復合正極材料,研究摻雜不同原子的MOF衍生碳材料對鋰硫電池性能的影響。具體研究內容如下:（1）鎳基金屬有機骨架（Ni-MOF）的制備。以水熱法制備的鎳基金屬有機骨架為前驅體,在氬氣氣氛下高溫煅燒制備不同結構形貌的碳材料,考察pH值、碳化溫度、活化條件對電池性能的影響。結果顯示:在制備MOF的過程中添加適量氨水會使電池的放電容量增加,但是加入氨水過多又會產生相反的作用;煅燒溫度在900℃有較高的電池容量;在組裝電池時添加石墨烯作為導電劑有較好的充放電特性。（2）糠醇（FA）摻雜改性Ni-MOF及其衍生的多孔碳/硫正極性能。為改善MOF衍生碳的表面性質,增加多孔碳與多硫化物的相互作用力,選用... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Li-S電池概述
        1.2.1 Li-S電池的工作原理
        1.2.2 Li-S電池研究中存在的問題
        1.2.3 解決方案及研究進展
    1.3 選題的背景、意義及研究內容
        1.3.1 選題的背景及意義
        1.3.2 課題研究內容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗儀器和試劑
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 實驗試劑
    2.2 實驗內容
        2.2.1 比表面分析(BET)
        2.2.2 熱重分析(TGA)
        2.2.3 X射線衍射(XRD)
        2.2.4 掃描電鏡(SEM)
    2.3 電極制備和組裝電池
        2.3.1 電極制備
        2.3.2 電池組裝
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 恒流充放電測試
        2.4.2 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.4.3 交流阻抗(EIS)測試
第三章 基于碳化有機骨架Ni-MOF合成碳/硫正極及鋰-硫電池性質研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 Ni-MOF的制備
        3.2.2 MOF衍生碳材料
        3.2.3 電池組裝
    3.3 結果與討論
        3.3.1 掃描電鏡(SEM)表征分析
        3.3.2 樣品的X-射線衍射(XRD)表征分析
        3.3.3 樣品的比表面積和孔分布分析
        3.3.4 C-Ni-S復合材料的熱重分析
    3.4 電化學性能分析
    3.5 本章小結
第四章 氧摻雜的有機骨架Ni-MOF合成碳/硫正極及鋰-硫電池性質研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 Ni-MOF的表面改性
        4.2.2 電池組裝
    4.3 結果與討論
        4.3.1 樣品的SEM和EDS分析
        4.3.2 樣品的比表面積和孔分布分析
        4.3.3 MOF衍生的碳材料/硫復合材料的充放電性能
        4.3.4 MOF衍生碳材料/硫復合材料的循環(huán)伏安測試
        4.3.5 MOF衍生碳材料/硫復合材料的循環(huán)性能
        4.3.6 MOF衍生碳材料/硫復合材料的倍率性能
        4.3.7 MOF衍生碳材料/硫復合材料的交流阻抗
    4.4 本章小結
第五章 氮摻雜的有機骨架Ni-MOF合成碳/硫正極及鋰-硫電池性質研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 Ni-MOF的表面改性
        5.2.2 電池組裝
    5.3 結果與討論
        5.3.1 樣品的SEM和EDS分析
        5.3.2 樣品的比表面積和孔分布分析
        5.3.3 MOF衍生碳材料/硫復合材料的循環(huán)伏安測試
        5.3.4 MOF衍生碳材料/硫復合材料的充放電性能
        5.3.5 MOF衍生碳材料/硫復合材料的循環(huán)性能
        5.3.6 MOF衍生碳材料/硫復合材料的交流阻抗
        5.3.7 MOF衍生碳材料/硫復合材料的倍率性能
    5.4 氧氮共摻雜
    5.5 對Ni金屬的考察
        5.5.1 Ni在Li-S電池體系中的考察
        5.5.2 鋰離子擴散性能及正極機理
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究工作的不足
    6.4 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高性能鋰硫電池正極材料研究進展及構建策略[J]. 王維坤,王安邦,金朝慶,楊裕生.  儲能科學與技術. 2017(03)
[2]摻雜納米TiO2光催化性能的研究[J]. 吳樹新,馬智,秦永寧,齊曉周,梁珍成.  物理化學學報. 2004(02)

碩士論文
[1]氮摻雜石墨烯/硫復合正極材料的制備及其電化學性能研究[D]. 董惠.北京化工大學 2016
[2]高性能鋰硫電池正極材料制備和研究[D]. 胡晨吉.上海大學 2016
[3]高穩(wěn)定性、高容量鋰硫電池的研究[D]. 蔡文龍.浙江大學 2016
[4]高比容量鋰硫電池正極硫@導電復合材料的制備與電化學研究[D]. 彭振桓.上海大學 2015
[5]金屬有機框架（MOF）制備、改性及其在鋰硫電池中的應用[D]. 包維齋.中南大學 2014
[6]高導電性硫基復合正極材料的研制[D]. 魏巍.上海交通大學 2011



本文編號：3371626