鋰硫電池因具有超高的理論能量密度(2600 Wh kg^-1)被認為非常有希望領(lǐng)軍下一代新型儲能電池,是當前電化學純領(lǐng)域的研究熱點。然而鋰硫電池存在的嚴重的“穿梭效應”問題,嚴重的影響鋰硫電池的循環(huán)壽命等電化學性能。針對鋰硫電池此問題,我們利用協(xié)同效應的思路設計了納米結(jié)構(gòu)的多功能碳基復合材料（碳化鐵/氮摻雜多孔碳片、中間層柔性復合材料納米Nd₂O₃/氮摻雜碳纖維膜、VN/氮摻雜碳纖維）;構(gòu)建基于復合材料的硫正極,利用物理限域效應以及化學吸附/鍵合雙重作用固定多硫化物以期抑制“穿梭效應”,提高電池循環(huán)性能和倍率性能�；谏鲜鲅芯克悸�,本文的主要研究內(nèi)容分為以下幾方面:1.以一種廉價的生物廢棄物為原料,通過引入Fe源,獲得碳化鐵/氮摻雜多孔碳片（Fe₃C/N-C）復合材料。氮摻雜多孔碳片具有類石墨烯的形貌和結(jié)構(gòu)。作為對比,無Fe源時制備了無規(guī)則不含碳化鐵的氮摻雜多孔碳,該塊狀碳材料具有高的比表面和孔體積。作為載硫的基底材料,重點研究了載硫工藝對復合材料電性能的影響�；贔e₃C/N-... 

【文章來源】：河南師范大學河南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫電池結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 鋰硫電池充放電曲線圖Figure. 1-2 A voltage profile of Li-S battery鋰硫電池的充放電機理圖如上圖 1-2 所示。整個過程分為放電過程和充電過程。但是不同于鋰離子電池工作原理的脫嵌機制，鋰硫電池的工作原理為電化學機理即通過S-S 鍵的斷裂與生成來實現(xiàn)化學能與電能之間的相互轉(zhuǎn)換。如圖 1-2(a) 所示，在電池的整個放電過程中，負極金屬鋰失去電子生成鋰離子（Li+），鋰離子自發(fā)的通過電解質(zhì)和隔膜擴散到硫正極，而正極的硫得到電子逐步生成硫離子（S2-），最終形成鋰硫電池的的放電最終產(chǎn)物 Li2S，所以放電反應方程式如（1-1）負極反應：16Li 16Li++ 16e-(1-1)同樣的在充電過程中，由于外加電源的作用下，使得鋰硫電池的充電過程按照上述放電過程的可逆過程進行，所以其相對應的放電方程式如（1-2）正極反應：S8+ 16Li++ 16e- 8Li2S (1-2)鋰硫電池充放電過程中總反應方程式如（1-3）

第一章 緒論性炭利用熔融浸漬法進行載硫，最終能夠獲得載硫為 58.8%的多孔碳/硫復合材料，并且這種材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電性能，在 1C 條件下其初始放電比容量為 1039 mAh g-1并且經(jīng)過 70 次充放電循環(huán)其可逆比容量仍能保持在 1023 mAh g-1。。Lou 等[27]利用二氧化錫為硬模板制備一種雙殼空心碳球（DHCSs）然后經(jīng)過熔融浸漬發(fā)將其與硫進行復合制備 DHCS/S 復合材料。制備得到的 DHCSs 具有均勻形貌（如圖 1-3 所示）直徑約為 50-100 nm，得到的 DHCS/S 復合材料的載硫量為 64%。該復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能即在 0.1C 的充放電條件下，DHCS/S 復合材料的初始放電比容量為1020 mAh g-1且經(jīng)過100次充放電循環(huán)電池的可逆容量仍能保持在690 mAh g-1。


本文編號：3283335