本文關(guān)鍵詞：基于硫化物改性的鋰硫正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及對(duì)能源消耗需求的日益增長(zhǎng),人們迫切需要尋求能夠滿足智能通訊和電動(dòng)汽車領(lǐng)域需求的高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池系統(tǒng)。鋰硫電池由于具有高理論比容量和高理論能量密度,被認(rèn)為是最有希望的下一代鋰離子電池。但鋰硫電池的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用仍面臨許多阻礙和挑戰(zhàn),對(duì)硫基正極材料的改性是提高其電化學(xué)性能的主要手段之一。本文首先通過(guò)水熱法合成超薄SnS2納米片,再熔融灌硫合成SnS2納米片改性的硫碳復(fù)合材料(S/C-SnS2)。我們對(duì)該復(fù)合物的電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究后發(fā)現(xiàn),超薄SnS2納米片對(duì)多硫化物中間產(chǎn)物具有較強(qiáng)的化學(xué)吸附能力,且導(dǎo)電性高,比表面積大,吸附位點(diǎn)多,能有效提高鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。同時(shí),我們探究了不同含量的超薄SnS2納米片對(duì)電池性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)SnS2納米片的添加存在一個(gè)最佳比例,可進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合材料的電化學(xué)性能。其次,我們通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法制備CuxS納米顆粒,然后進(jìn)行石墨烯包覆,合成石墨烯包覆的CuxS納米顆粒復(fù)合物,再與硫復(fù)合,設(shè)計(jì)合成CuS納米顆粒改性的硫基正極復(fù)合材料(S/CuS@GO),探究CuS納米顆粒對(duì)電極材料電化學(xué)性能的影響,該復(fù)合材料在不同倍率下均具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。本論文的研究?jī)?nèi)容主要總結(jié)為以下兩個(gè)方面:1、首先通過(guò)水熱法分別制備超薄SnS2納米片和SnS2微米顆粒,超薄SnS2納米片平均尺寸約為30 nm,SnS2微米顆粒直徑約為5 μm。隨后將商業(yè)硫、科琴黑和SnS2混合均勻,在真空管中155℃加熱制備S/C-SnS2復(fù)合材料。相較于SnS2微米顆粒,SnS2納米片由于尺寸小,比表面積大,對(duì)多硫化物具有較強(qiáng)的吸附能力,能有效改善鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。此外,在S/C-SnS2復(fù)合材料中調(diào)節(jié)超薄SnS2納米片的質(zhì)量比為5wt%,10wt%和15wt%,并對(duì)復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究,結(jié)果表明含10 wt%SnS2納米片改性的復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)活性,在0.5 C電流密度下循環(huán)300圈可逆比容量可保持在800 mAh g-1,而在2 C高倍率下循環(huán)700圈仍具有540 mAh g-1的可逆比容量,這是因?yàn)槌nS2納米片和碳材料發(fā)揮了最佳的協(xié)同作用。2、首先采用水熱法制備CuxS納米顆粒,再進(jìn)行石墨烯包覆,隨后以該復(fù)合物為基質(zhì),真空熔融灌入單質(zhì)硫合成S/CuS@GO復(fù)合材料,且硫含量可高達(dá)80 wt%。對(duì)復(fù)合材料的形貌表征發(fā)現(xiàn),CuS納米顆粒均勻嵌在石墨烯中,對(duì)其電化學(xué)性能研究表明,通過(guò)CuS納米顆粒改性的硫基正極材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,該復(fù)合材料在0.5 C倍率下循環(huán)350圈,可逆比容量可保持在650 mAh g-1,在1C倍率下循環(huán)500圈,可逆比容量則可維持在600 mAhg-1。這是因?yàn)檫^(guò)渡金屬硫化物CuS具有較高的導(dǎo)電性,且納米結(jié)構(gòu)可提供較多的活性位點(diǎn)供多硫化物吸附,有利于充放電過(guò)程中氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行,提高活性物質(zhì)的利用率,改善硫基正極材料的電化學(xué)活性。
[Abstract]:In this paper , we investigated the effect of ultra - thin SnS2 nanosheets on the electrochemical properties of lithium - sulfur batteries .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM912;TB332

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃海平;朱俊杰;;新型碳材料——石墨烯的制備及其在電化學(xué)中的應(yīng)用[J];分析化學(xué);2011年07期

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本文編號(hào)：1376318