各領(lǐng)域持續(xù)增長(zhǎng)的大規(guī)模綠色能源存儲(chǔ)需求對(duì)鋰電池的綜合性能提出了更高要求。鋰離子電池和鋰硫電池是鋰電池體系中最具前景的兩個(gè)分支,近年來受到了廣泛關(guān)注,但大多數(shù)研究均集中在電極活性材料的開發(fā)與改良上,忽視了電池內(nèi)部功能組件的協(xié)同優(yōu)化。針對(duì)目前商用鋰離子電池負(fù)極集流體與活性物質(zhì)接觸不緊密,結(jié)合強(qiáng)度較低,以及鋰硫電池的多硫化物穿梭效應(yīng)嚴(yán)重,活性物質(zhì)利用率低下等問題,本文以多孔碳纖維復(fù)合功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為手段,圍繞鋰離子電池三維多孔負(fù)極集流體和鋰硫電池多硫化物阻隔層的制造及其對(duì)電池電化學(xué)性能的影響機(jī)理展開系統(tǒng)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）CuO/Cu/CF三維多孔復(fù)合集流體的制備結(jié)合濕法抄造與熱壓成型技術(shù)制備短切碳纖維氈以構(gòu)筑起多孔基體,采用碳纖維表面金屬化工藝得到銅鍍碳纖維氈以提高其導(dǎo)電性,并借助液相氧化處理引入具有電化學(xué)活性的CuO表面結(jié)構(gòu),得到CuO/Cu/CF三維多孔復(fù)合集流體。（2）鋰離子電池CuO/Cu/CF集流體的性能研究以中間相碳微球（MCMB）為活性物質(zhì),通過電化學(xué)阻抗測(cè)試、循環(huán)伏安測(cè)試和循環(huán)充放電測(cè)試等系統(tǒng)研究CuO/Cu/CF復(fù)合集流體對(duì)鋰離子電池性能的影響,揭示其纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的商業(yè)用途上世紀(jì)年代初，采用鈷酸鋰（理論比容量為）和石墨（理論

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4過程開始工作，當(dāng)電池充電時(shí)，Li+從正極LiCoO2中脫出，通過電解液遷移并穿過隔膜的微孔到達(dá)負(fù)極后嵌入石墨的層狀晶格結(jié)構(gòu)中，另一方面，與Li+脫嵌數(shù)量相等的電子從正極經(jīng)過正極集流體和外電路傳遞至負(fù)極，接著通過負(fù)極集流體被石墨接收以維持電荷平衡，而電池放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)則與上述過程相反。鋰離子電池的充放電反應(yīng)式如下：2162iCoO6CLiLiLCoOCxx充電放電（1-1）圖1-2鋰離子電池的工作原理圖[6]與鋰離子電池的Li+脫嵌式工作機(jī)理不同，鋰硫電池充放電是基于氧化還原轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理，如圖1-3(a)所示。由于正極采用的活性物質(zhì)單質(zhì)硫分子S8對(duì)應(yīng)電池的充電狀態(tài)，因此裝配好的鋰硫電池以放電過程開始工作。圖1-3(b)所示為鋰硫電池的典型充放電曲線，在放電過程中，金屬鋰負(fù)極被氧化，釋放出Li+和電子，Li+以電解液為傳輸介質(zhì)遷移至硫正極，電子則通過外電路到達(dá)正極，正極側(cè)的活性物質(zhì)S8接收Li+和電子后，先是形成一系列中間產(chǎn)物（多硫化合物L(fēng)i2Sx，2<x≤8），最終被還原成Li2S。鋰硫電池的充放電反應(yīng)式如下：8216Li+S8LiS￥}@放電充電（1-2）圖1-3鋰硫電池的充放電過程：(a)鋰硫電池的工作原理圖[23]；(b)鋰硫電池的典型充放電曲線[24]

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4過程開始工作，當(dāng)電池充電時(shí)，Li+從正極LiCoO2中脫出，通過電解液遷移并穿過隔膜的微孔到達(dá)負(fù)極后嵌入石墨的層狀晶格結(jié)構(gòu)中，另一方面，與Li+脫嵌數(shù)量相等的電子從正極經(jīng)過正極集流體和外電路傳遞至負(fù)極，接著通過負(fù)極集流體被石墨接收以維持電荷平衡，而電池放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)則與上述過程相反。鋰離子電池的充放電反應(yīng)式如下：2162iCoO6CLiLiLCoOCxx充電放電（1-1）圖1-2鋰離子電池的工作原理圖[6]與鋰離子電池的Li+脫嵌式工作機(jī)理不同，鋰硫電池充放電是基于氧化還原轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理，如圖1-3(a)所示。由于正極采用的活性物質(zhì)單質(zhì)硫分子S8對(duì)應(yīng)電池的充電狀態(tài)，因此裝配好的鋰硫電池以放電過程開始工作。圖1-3(b)所示為鋰硫電池的典型充放電曲線，在放電過程中，金屬鋰負(fù)極被氧化，釋放出Li+和電子，Li+以電解液為傳輸介質(zhì)遷移至硫正極，電子則通過外電路到達(dá)正極，正極側(cè)的活性物質(zhì)S8接收Li+和電子后，先是形成一系列中間產(chǎn)物（多硫化合物L(fēng)i2Sx，2<x≤8），最終被還原成Li2S。鋰硫電池的充放電反應(yīng)式如下：8216Li+S8LiS￥}@放電充電（1-2）圖1-3鋰硫電池的充放電過程：(a)鋰硫電池的工作原理圖[23]；(b)鋰硫電池的典型充放電曲線[24]


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