如今,氣候變化和化石燃料資源的減少對全球經(jīng)濟和社會的發(fā)展已經(jīng)造成了很大的影響,開發(fā)可持續(xù)清潔能源以及先進(jìn)的能量儲存技術(shù)是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此,發(fā)展高性能的清潔能源儲存裝置是解決現(xiàn)有能源危機的本質(zhì)。鋰硫電池因其超高的理論比容量以及價格低廉等優(yōu)勢被認(rèn)為是新一代有效的能源儲存體系,在鋰硫電池中構(gòu)建碳基質(zhì)包覆的金屬氧化物材料,并通過他們之間協(xié)同的結(jié)構(gòu)限制和化學(xué)包覆作用,對抑制多硫化物的擴散和在循環(huán)過程中保持電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性被證明是一種提高電化學(xué)性能的有效方法。而超級電容器因高功率密度,長循環(huán)壽命和高效的電荷傳輸動力其研究也備受關(guān)注。中空多孔碳材料作為一種理想的超級電容器電極材料,這歸功于中空多孔碳材料具有良好的導(dǎo)電性,可調(diào)控的孔尺寸,大的比表面積和孔體積等優(yōu)點。在這篇論文中,我們分別合成了一種新型的三明治型碳/二氧化鈦/碳（C@TiO₂@C）中空微球和一種表面具有可調(diào)控大介孔尺寸（18–30 nm）的籠狀氮摻雜中空多孔碳球（CN–HPCSs）。我們設(shè)計合成的二氧化鈦被內(nèi)外碳層包覆（C@TiO₂@C–S）的三明治型結(jié)構(gòu),被應(yīng)用于鋰硫電池,表現(xiàn)出優(yōu)異... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CMK–3/S復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖及硫滲透進(jìn)入介孔通道的過程

71.3 （a）中空碳球的透射電鏡圖；（b）中空碳球與硫復(fù)合材料的透射電鏡圖；（c）碳球與硫復(fù)合材料的元素能譜分析圖。三維的中空碳球，其大的內(nèi)部空腔有利于單質(zhì)硫的儲存，高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)避免電極材料的破環(huán)，高導(dǎo)電性和對多硫化物較強的物理吸附能力，減

大的提高了活性物質(zhì)的利用率，在 0.5 C 的電流密度下，初始容量達(dá)到了 1 h g-1，且經(jīng)過 100 次的循環(huán)，其電容量具有 94%的保持率，保留有 974 m的比容量。在電解液中沒有添加硝酸鋰的情況下，其庫倫效率依然大于 90明碳?xì)拥拇嬖谟行У淖柚沽硕嗔蚧锵螂娊庖褐袛U散。為確保單質(zhì)硫在循環(huán)過程中依然存在于中空碳球的內(nèi)部空腔中，Zhou 等過設(shè)計合成雙殼層的結(jié)構(gòu)來多重限制多硫化物的擴散。如圖 1.4 所示，他們合成單殼層的中空碳球（HCS），再通過熔融滲透的方法將單質(zhì)硫封裝與中腔中，形成 HCS/S 復(fù)合結(jié)構(gòu)，隨后再在 HCS/S 表面包覆一層厚度在 20 nm的多巴胺（PDA），形成了雙殼層的核-殼結(jié)構(gòu)（PDA–HCS/S），通過這樣合設(shè)計，并結(jié)合掃描透射電子顯微表征技術(shù)，成功的證明了單質(zhì)硫滲透到了空腔的內(nèi)部，且經(jīng)過電化學(xué)循環(huán)之后，可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部空腔中依然存在單質(zhì)硫明了通過多重的包覆能夠有效對多硫化物的擴散起到限制作用，表現(xiàn)出優(yōu)電化學(xué)性能，在 0.2 C 的電流密度下，經(jīng)過 150 次充放電循環(huán)其容量依然有 h g-1，在較高的倍率下（0.6 C）循環(huán) 600 次，其容量也保持在 630 mAh g現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰硫電池自放電特性的研究[J]. 譚震,王崇,徐東彥,陳劍.  高校化學(xué)工程學(xué)報. 2017(04)
[2]鋰硫電池中的表面修飾[J]. 溫兆銀,靳俊,谷穗,馬國強.  硅酸鹽學(xué)報. 2017(10)
[3]高性能鋰硫電池正極用碳基材料的表、界面修飾[J]. 袁華棟,羅劍敏,金成濱,盛歐微,黃輝,張文魁,陶新永.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2017(03)
[4]EDLC電容和電極活性炭孔型及其表面積之間的關(guān)系（英文）[J]. 王立紅,豊田昌宏,稲垣道夫.  新型炭材料. 2008(02)



本文編號：3493671