過渡金屬硫化物,由于其無毒、低成本、理論容量高等優(yōu)點(diǎn),近年來已成為較有前景的鋰離子電池負(fù)極候選材料。通過材料尺寸納米化和與碳材料復(fù)合的方法可以有效改善過渡金屬硫化物體積變化大和電導(dǎo)率低等缺點(diǎn)。在目前的眾多研究中,硫化物負(fù)極材料都是通過化學(xué)方法合成,合成條件相對(duì)復(fù)雜,耗時(shí)長(zhǎng)、成本高。自然界中的天然硫化物礦物具有種類多、儲(chǔ)量豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn),以硫化物礦物為原料,可以有效降低硫化物負(fù)極材料的成本。在本論文中,以天然硫化物（輝鉬礦和閃鋅礦）為原材料,通過簡(jiǎn)單快速的微波沖擊合成了硫化物納米顆粒/石墨烯復(fù)合材料,并對(duì)比了不同制備條件對(duì)其物理和電化學(xué)性能的影響,獲得了具有優(yōu)良電化學(xué)性能的鋰離子電池負(fù)極材料。本論文不僅為降低電池材料成本提供了可能的解決方案,同時(shí)也為天然礦物的高附加值利用提供了新思路。論文取得的主要結(jié)果如下:（1）以輝鉬礦（MoS₂）為原料,通過表面改性靜電吸引的方式與氮摻雜石墨烯復(fù)合,再進(jìn)行微波處理得到一種輝鉬礦/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料（MoS₂/NG）。該材料呈花團(tuán)簇結(jié)構(gòu),具有較大的比表面積和更高機(jī)械強(qiáng)度。相比原礦復(fù)合材料的循環(huán)性能明顯提... 

【文章來源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

各種形狀的鋰離子電池配置及組件a.圓柱形；b.紐扣式；c.方型；d.薄膜式

3溶劑腐蝕能力強(qiáng)且具有高強(qiáng)度(黃友橋,2011)。集流體的選擇主要由鋰離子電池的正負(fù)極電位來決定。目前正極采用鋁箔，負(fù)極采用銅箔。因?yàn)檎龢O電位高，而鋁的氧化電位高，且鋁箔表層有致密的氧化膜，對(duì)內(nèi)部的鋁也有較好的保護(hù)作用；相反，銅箔在高電位下很容易被氧化，低電位下較穩(wěn)定(倪江鋒,2005)。圖1-2鋰離子電池結(jié)構(gòu)組成示意圖Fig.1-2ThestructureofLi-ionbattery1.1.2鋰離子電池工作原理鋰離子電池的工作原理示意圖如圖1-3所示(ThackerayMM,2012)，其工作原理被形象地稱為“搖椅式”。鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃差電池，它主要依靠與外電路連接之后，鋰離子在正負(fù)極之間可逆的穿梭移動(dòng)進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移來工作，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放。充電時(shí)，在外加電場(chǎng)的作用下，鋰離子從正極脫嵌，進(jìn)入電解液中向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)，通過隔膜后嵌入層狀的負(fù)極材料中。同時(shí)與鋰離子正電荷等量的電子通過正極集流體，經(jīng)外部電路向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，以確保電荷平衡。這個(gè)過程中，正極逐漸趨于貧鋰狀態(tài)，負(fù)極則逐漸趨向富鋰狀態(tài)。放電過程剛好與之相反，鋰離子從負(fù)極脫出后經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極材料的晶格空位中，同時(shí)帶等量電荷的電子經(jīng)外部電路補(bǔ)償?shù)秸龢O(YuanX,2011;鄭如定,2002)。理論上，鋰離子的嵌入和脫出，不會(huì)破壞正負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。以LiCoO2/C電池為例，其充放電過程中的電極反應(yīng)如下：

4正極反應(yīng)：LiCoO2Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(1-1)負(fù)極反應(yīng):6C+xLi++xe-LixC6(1-2)總反應(yīng)：6C+LiCoO2Li(1-x)CoO2+LixC6(1-3)圖1-3鋰離子電池工作原理示意圖Fig.1-3Schematicviewoftheprincipleofoperationofalithium-ioncell1.2研究目的與意義隨著人們對(duì)更雹更輕且具有更大容量的電池的需求不斷增加，石墨由于其自身理論容量較低的限制，作為負(fù)極材料的提升空間已經(jīng)非常有限(AnSJ,2016)。在新的電化學(xué)儲(chǔ)能體系以及新的電池技術(shù)出現(xiàn)并走向成熟前，提高鋰離子電池能量密度最關(guān)鍵的一步是，如何通過技術(shù)與工藝的創(chuàng)新，尋找可以用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池正負(fù)極的具有更高比容量的材料。此外，新材料除了具有突出的性能外，其制備條件、穩(wěn)定性、安全性和材料成本等問題都需要考慮在內(nèi)，并綜合各個(gè)方面進(jìn)行平衡與完善。過渡金屬硫化物，由于其無毒、低成本、理論容量高等優(yōu)點(diǎn)，近年來已成為較有前景的鋰離子電池負(fù)極候選材料。但過渡金屬硫化物存在充放電過程中體積

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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