本文關鍵詞：車用動力電池硫—金屬氧化物復合體系儲鋰材料的研究

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【摘要】：電動汽車以及便攜式電子設備等的快速發(fā)展對儲能系統(tǒng)的容量和壽命提出了更高的要求,由于鋰硫電池具有高的理論比能量,同時硫具有儲量豐富、環(huán)境友好的優(yōu)點受到了人們的廣泛關注與研究。但是單質硫的絕緣性、還原產物多硫化鋰在電解液中的溶解造成的活性材料的損失以及充放電過程中的體積變化這些問題阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化應用。本文利用金屬氧化物納米材料的優(yōu)點,制備了S/In2O3復合正極材料、S/ZnO復合正極材料、S/Co3O4復合正極材料并對其進行了電化學性能測試,主要取得了以下階段性成果和進展。1.S-In2O3復合正極材料的制備及性能研究通過水熱法合成In2O3空心球結構作為硫的金屬氧化物基體,使用XRD、SEM、TEM對制備的樣品的晶體結構和形貌特征進行表征,此外采用循環(huán)伏安、交流阻抗以及恒電流充放電測試方法對S-In2O3復合正極材料在鋰硫電池中的電化學性能進行評估,研究發(fā)現(xiàn)S-In2O3正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯的提高,在電流密度為335mA/g時的首次放電比容量為1357mAh/g,在電流密度為670mA/g,經過60次循環(huán)后的放電比容量為595mAh/g,平均庫倫效率為91.3%。此外,In2O3空心球結構的使用也改善了硫正極的導電性能,從而S-In2O3正極材料的倍率性能也得到了提高。優(yōu)良的電化學性能表明了In2O3是一種非常具有應用前景的硫正極添加材料。2.S-ZnO復合正極材料的制備及性能研究通過簡單的水熱法以及隨后的高溫碳化制備出毯狀結構的ZnO多孔納米材料,然后采用熔融吸附法將硫滲入到ZnO納米材料中制備出S-ZnO復合正極材料。電化學性能測試表明:在電流密度為335mA/g,S-ZnO復合正極材料首次充放電比容量分別為1668mAh/g和1414mAh/g,分別為理論比容量的99%和84%,100次循環(huán)后的放電比容量為663mAh/g,平均庫倫效率為94.7%。同時研究了摻雜微量的金屬離子對復合硫正極電化學性能的影響,發(fā)現(xiàn)Mn、Co的摻雜改善了電池的穩(wěn)定性。3.S-Co3O4復合正極材料的制備及性能研究采用無模板的水熱法制備出純度較高的Co3O4納米材料,XRD和SEM測試表明水熱溫度為120℃時間8h制備的黑色Co3O4材料是由無數(shù)尺寸在50-60納米之間的顆粒聚集構成的,通過循環(huán)伏安(CV)、恒電流充放電以及交流阻抗(EIS)來測試S-Co3O4復合正極在鋰硫電池中的電化學性能,結果顯示S-Co3O4復合正極的首次充放電比容量分別為1543mAh/g、1512mAh/g,分別達到鋰硫電池理論比容量的92%、90%,且首次充放電的庫倫效率高達98%。通過改變水熱溫度和時間獲得不同形貌結構的Co3O4納米材料,電化學性能測試表明水熱溫度為95℃時間8h制備的S/Co3O4復合正極材料具有最佳的電化學性能。
【學位授予單位】：廣西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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本文編號：1140698