近年來(lái),在二次電池的研究中,鋰硫電池依然備受關(guān)注。然而,在眾多硫正極載體材料的選擇中,合適的多孔材料依然是最好的解決方案。本論文提出以金屬鋁/鋅有機(jī)骨架材料(Al/Zn-MOF)為研究對(duì)象,經(jīng)過(guò)原位復(fù)合、高溫碳化、KOH高溫活化等方式制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管@鋁金屬有機(jī)骨架碳基、氫氧化鉀活化碳基、還原氧化石墨烯@金屬有機(jī)骨架碳基三種復(fù)合材料。然后將他們分別與升華硫在155℃下熔融滲透的方式制備出復(fù)合硫正極材料。并對(duì)他們的結(jié)構(gòu)特性及電化學(xué)性能做了系統(tǒng)的研究。本論文研究的主要內(nèi)容如下:1、采用水熱合成、高溫碳化的方法制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管@鋁金屬有機(jī)骨架碳基(MWCNT@Al-COF)復(fù)合材料,再經(jīng)過(guò)液相熔融滲透的過(guò)程制備出多壁碳納米管@鋁金屬有機(jī)骨架碳基/硫(MWCNT@Al-COF/S)復(fù)合正極材料。測(cè)試表明,當(dāng)多孔復(fù)合材料負(fù)載高達(dá)理論50%的單質(zhì)硫顆粒,嵌入到多孔材料中的硫顆粒以高度分散的狀態(tài)存在。在0.5 C下首次和第一百次循環(huán)后的放電比容量分別為:698.7 mAh g-1、424 mAh g-1,每個(gè)循環(huán)的庫(kù)倫效率均達(dá)到98%及以上。2、論文研究了對(duì)以上多壁碳...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池概述
        1.2.1 鋰硫電池的工作原理
        1.2.2 影響鋰硫電池性能的主要因素
    1.3 鋰硫電池正極材料
        1.3.1 碳/硫復(fù)合正極材料
        1.3.2 導(dǎo)電聚合物/硫復(fù)合正極材料
        1.3.3 金屬氧化物/硫復(fù)合正極材料
        1.3.4 金屬有機(jī)骨架/硫復(fù)合正極材料
    1.4 論文的研究目的與研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 電極制作與電池組裝
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射線粉末衍射(XRD)
        2.3.2 熱重分析(TGA)
        2.3.3 拉曼光譜分析
        2.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.5 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.6 氮吸附脫附等溫線測(cè)定(BET)
        2.3.7 X射線光電子能譜儀(XPS)
    2.4 材料的電化學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 充放電測(cè)試
        2.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)
        2.4.3 交流阻抗測(cè)試
第三章 多壁碳納米管@鋁金屬有機(jī)骨架碳基/硫復(fù)合正極材料的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 MWCNT@Al-COF/S復(fù)合正極材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 XRD結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 熱重分析
        3.3.3 拉曼光譜分析
        3.3.4 形貌結(jié)構(gòu)分析
        3.3.5 HRTEM分析
        3.3.6 不同理論載硫量復(fù)合正極材料Mapping分析
        3.3.7 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析
        3.3.8 XPS分析
        3.3.9 電化學(xué)性能測(cè)試與分析
            3.3.9.1 交流阻抗測(cè)試
            3.3.9.2 循環(huán)伏安測(cè)試
            3.3.9.3 循環(huán)性能及倍率測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氫氧化鉀活化碳基/硫復(fù)合正極材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 MWCNT@COF/S-NaOH復(fù)合正極材料的制備
        4.2.2 AMWCNT@COF/S-NaOH復(fù)合正極材料的制備
        4.2.3 MWCNT@COF/S-HCl復(fù)合正極材料的制備
        4.2.4 AMWCNT@COF/S-HCl復(fù)合正極材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 XRD結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 熱重分析
        4.3.3 拉曼光譜分析
        4.3.4 形貌結(jié)構(gòu)分析
        4.3.5 HRTEM分析
        4.3.6 不同理論載硫量復(fù)合正極材料Mapping分析
        4.3.7 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析
        4.3.8 XPS分析
        4.3.9 電化學(xué)性能測(cè)試與分析
            4.3.9.1 交流阻抗測(cè)試
            4.3.9.2 循環(huán)伏安測(cè)試
            4.3.9.3 循環(huán)性能及倍率測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 還原氧化石墨烯@金屬有機(jī)骨架碳基/硫復(fù)合正極材料的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 氧化石墨烯(GO)的制備
        5.2.2 rGO@Zn-COF/S復(fù)合正極材料的制備
        5.2.3 rGO@Zn-COF-HNO₃/S復(fù)合正極材料的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 XRD結(jié)構(gòu)分析
        5.3.2 熱重分析
        5.3.3 拉曼光譜分析
        5.3.4 形貌結(jié)構(gòu)分析
        5.3.5 HRTEM分析
        5.3.6 不同理論載硫量復(fù)合正極材料Mapping分析
        5.3.7 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析
        5.3.8 XPS分析
        5.3.9 電化學(xué)性能測(cè)試與分析
            5.3.9.1 交流阻抗測(cè)試
            5.3.9.2 循環(huán)伏安測(cè)試
            5.3.9.3 循環(huán)性能及倍率測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書



本文編號(hào)：3909412