鋰硫電池具有理論比容量高、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿Φ母吣芰棵芏榷武囯姵刂�。但是硫和固態(tài)放電產(chǎn)物為電子絕緣體、中間產(chǎn)物易溶于電解液、充放電過(guò)程存在體積效應(yīng),這些因素造成鋰硫電池活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)性能差等問(wèn)題,阻礙了鋰硫電池的實(shí)用化。研究者們發(fā)現(xiàn)電子導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足是電池循環(huán)穩(wěn)定性差的重要原因,同時(shí)提出硫電極在電池放電過(guò)程中電化學(xué)反應(yīng)的微觀空間位置在電子導(dǎo)體與電解液界面處的觀點(diǎn)。本論文以解決硫正極材料在反應(yīng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問(wèn)題、確認(rèn)電化學(xué)反應(yīng)的微觀空間位置為目的,制備了一種無(wú)粘結(jié)劑的整體三維多孔電子導(dǎo)體材料與硫復(fù)合,初步對(duì)不同表面化學(xué)性質(zhì)的一體化正極材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能展開(kāi)了研究。具體工作內(nèi)容和主要結(jié)論如下:(1)松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合材料的制備及表征本論文采用價(jià)格低廉、導(dǎo)電性好的碳紙作為基底,利用熱催化化學(xué)氣相沉積法(CVD),以二甲苯為碳源,二茂鐵為有機(jī)催化劑前驅(qū)體,在無(wú)機(jī)催化劑前驅(qū)體預(yù)處理的碳紙?zhí)祭w維(CF/CP)上沉積碳納米管(CNTs),制備了松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合材料(CNTs/CF)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射...

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池概述
        1.2.1 鋰硫電池簡(jiǎn)介
        1.2.2 鋰硫電池工作原理
        1.2.3 鋰硫電池存在問(wèn)題及解決方法
    1.3 鋰硫電池正極材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 吸附性正極材料
        1.3.2 包覆性正極材料
        1.3.3 無(wú)粘結(jié)劑的整體三維多孔電子導(dǎo)體材料
    1.4 本文的選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 本文的選題依據(jù)
        1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        2.3.1 碳纖維基底的表面預(yù)處理
        2.3.2 催化劑前驅(qū)體預(yù)置層的涂覆
        2.3.3 松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合材料的制備
        2.3.4 硫正極材料的制備
        2.3.5 鋰硫電池的組裝
    2.4 材料結(jié)構(gòu)物理表征
        2.4.1 SEM表征
        2.4.2 TEM表征
        2.4.3 XRD表征
    2.5 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.5.1 恒流充放電測(cè)試
        2.5.2 循環(huán)伏安測(cè)試
        2.5.3 交流阻抗測(cè)試
第三章 松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合材料的制備及表征
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 碳紙?zhí)季S纖表面的預(yù)處理
        3.2.2 碳納米管/碳纖維復(fù)合材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 SEM表征結(jié)果及討論
        3.3.2 TEM表征結(jié)果及討論
        3.3.3 XRD表征結(jié)果及討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 硫/松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合硫電極的制備及其電化學(xué)性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.2.1 硫正極材料的制備
        4.2.2 鋰硫電池的組裝
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 S/CNTs/CF電池組裝工藝條件的選擇
        4.3.2 S/CNTs/CF復(fù)合材料載硫方法的選擇
        4.3.3 S/CNTs/CF的SEM、EDS表征結(jié)果及討論
        4.3.4 XRD表征結(jié)果及討論
        4.3.5 S/CNTs/CF電池與S/C電池的電化學(xué)性能結(jié)果及討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料表面組成對(duì)鋰硫電池性能的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 不同表面組成的松針狀碳納米管/碳纖維復(fù)合材料的制備
        5.2.2 硫正極的制備
        5.2.3 扣式電池的組裝及電化學(xué)測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 XRD表征結(jié)果與討論
        5.3.2 不同表面組成的復(fù)合導(dǎo)電材料對(duì)鋰硫電池充放電性能的測(cè)試結(jié)果
        5.3.3 不同表面組成的復(fù)合導(dǎo)電材料對(duì)鋰硫電池交流阻抗的測(cè)試結(jié)果
        5.3.4 不同表面組成的復(fù)合導(dǎo)電材料對(duì)鋰硫電池循環(huán)伏安的測(cè)試結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 研究工作的不足
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3868992