鋰硫(Li-S)電池以其超高的理論比容量(1672 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1)在新一代儲能器件中脫穎而出。此外,作為Li-S電池中正極材料的單質(zhì)硫具有儲量豐富、環(huán)境友好以及價格低廉等優(yōu)點,相較于目前廣泛使用的鋰離子電池正極材料更具優(yōu)勢。因此,Li-S電池被視為最具有競爭力的下一代可充電電池候選者之一。但是,硫正極仍受到單質(zhì)硫電導率低、循環(huán)過程中體積變化大以及多硫化鋰(LiPSs)的穿梭效應等問題的制約,進而導致了電池低的硫利用率和差的循環(huán)性能。這些因素嚴重阻礙了Li-S電池的實際應用和商業(yè)化發(fā)展。為了解決上述問題,本論文以應用最廣泛的碳基材料為出發(fā)點,針對純碳材料對穿梭效應限制較差的問題,通過對硼碳氮(BCN)這種改性碳材料進行優(yōu)化和改進,設計制備了一系列BCN基納米復合材料作為硫的高效載體,研究了其電化學性能,并探索了 BCN基納米復合材料在電池性能提升中的作用機制。具體研究內(nèi)容如下:(1)利用簡單的固相反應一步煅燒制備了 BCN納米管(BCNNTs)材料,研究了其作為Li-S電池載硫材料時的電化學性能,并分析了其與LiPSs之間的作用機理。XRD、Ram...

【文章頁數(shù)】：168 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－４?Ｌｉ－Ｓ電池中的穿梭效應示意圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＰＳｓ?ｓｈｕｔｔｌｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｉｎ?Ｌｉ－Ｓ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．??－

山東大學博士學位論文??其充放電過程中的電化學反應表示如下：??負極：１６Ｌｉｅｌ６Ｌｉ＋＋１６ｅ－??正極：Ｓ８＋１６Ｌｉ＋＋１６ｅ■ｅ８Ｌｉ２Ｓ??總反應：１６Ｌｉ?＋?Ｓ８ｅ８Ｌｉ２Ｓ??１．２．２鋰硫電池中存在的問題??雖然Ｌｉ－Ｓ電池相對于傳統(tǒng)的鋰離子電池具有更高的理論....

圖１－５用于Ｌｉ－Ｓ電池的碳材料示意圖［３５］

山東大學博士學位論文??硫／碳復合材料主要是將硫負載在具有大比表面積的碳基材料上，利用碳材??料的導電性來克服硫的絕緣性質(zhì)。碳材料的多孔結(jié)構(gòu)可以提供足夠的空間來適應??充放電過程中硫的體積變化，并緩解ＬｉＰＳｓ的穿梭效應，從而提高硫的利用率和??Ｌｉ－Ｓ電池的循環(huán)性能。同時，其多....

圖１－６ＣＭＫ－３／Ｓ復合材料的示意圖及其電化學性能｜ｌ７１

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圖１－８?（ａ）石墨烯／硫復合材料的合成原理圖［４４］；?（ｂ）羥基化石墨烯／硫納米復合材料的合??成過程示意圖［４７］

山東大學博士學位論文??人［４１］通過加熱硫和陽極氧化鋁＠碳的混合物來確保硫選擇性沉積在碳納米管的??內(nèi)部空間中（圖ｌ－７ｂ）。去除氧化鋁模板后，制備出硫＠碳納米管復合材料。復??合材料中的硫含量為７５?ｗｔ％，在０．２?Ｃ下經(jīng)過１５０次循環(huán)后可提供７０６?ｍＡｈ?ｇ—１??的可....

本文編號：3925012