過渡金屬硫化物,由于其無毒、低成本、理論容量高等優(yōu)點,近年來已成為較有前景的鋰離子電池負極候選材料。通過材料尺寸納米化和與碳材料復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率低等缺點。在目前的眾多研究中,硫化物負極材料都是通過化學方法合成,合成條件相對復雜,耗時長、成本高。自然界中的天然硫化物礦物具有種類多、儲量豐富、成本低等優(yōu)點,以硫化物礦物為原料,可以有效降低硫化物負極材料的成本。在本論文中,以天然硫化物（輝鉬礦和閃鋅礦）為原材料,通過簡單快速的微波沖擊合成了硫化物納米顆粒/石墨烯復合材料,并對比了不同制備條件對其物理和電化學性能的影響,獲得了具有優(yōu)良電化學性能的鋰離子電池負極材料。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合,再進行微波處理得到一種輝鉬礦/氮摻雜石墨烯復合材料（MoS₂/NG）。該材料呈花團簇結構,具有較大的比表面積和更高機械強度。相比原礦復合材料的循環(huán)性能明顯提... 

【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：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溶劑腐蝕能力強且具有高強度(黃友橋,2011)。集流體的選擇主要由鋰離子電池的正負極電位來決定。目前正極采用鋁箔，負極采用銅箔。因為正極電位高，而鋁的氧化電位高，且鋁箔表層有致密的氧化膜，對內(nèi)部的鋁也有較好的保護作用；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鋰離子電池結構組成示意圖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，鋰離子在正負極之間可逆的穿梭移動進行電荷轉移來工作，實現(xiàn)能量的儲存和釋放。充電時，在外加電場的作用下，鋰離子從正極脫嵌，進入電解液中向負極方向運動，通過隔膜后嵌入層狀的負極材料中。同時與鋰離子正電荷等量的電子通過正極集流體，經(jīng)外部電路向負極運動，以確保電荷平衡。這個過程中，正極逐漸趨于貧鋰狀態(tài)，負極則逐漸趨向富鋰狀態(tài)。放電過程剛好與之相反，鋰離子從負極脫出后經(jīng)過電解質嵌入正極材料的晶格空位中，同時帶等量電荷的電子經(jīng)外部電路補償?shù)秸龢O(YuanX,2011;鄭如定,2002)。理論上，鋰離子的嵌入和脫出，不會破壞正負極材料的晶體結構，鋰離子電池反應是一種理想的可逆反應。以LiCoO2/C電池為例，其充放電過程中的電極反應如下：

4正極反應：LiCoO2Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(1-1)負極反應:6C+xLi++xe-LixC6(1-2)總反應：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，作為負極材料的提升空間已經(jīng)非常有限(AnSJ,2016)。在新的電化學儲能體系以及新的電池技術出現(xiàn)并走向成熟前，提高鋰離子電池能量密度最關鍵的一步是，如何通過技術與工藝的創(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)，并綜合各個方面進行平衡與完善。過渡金屬硫化物，由于其無毒、低成本、理論容量高等優(yōu)點，近年來已成為較有前景的鋰離子電池負極候選材料。但過渡金屬硫化物存在充放電過程中體積

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3357555