基于鋰離子往返脫嵌原理的鋰離子電池自問世以來便主導(dǎo)了便攜式電子設(shè)備的電池市場(chǎng),然而當(dāng)今所擁有的鋰離子電池的能量密度難以滿足新型動(dòng)力汽車的要求。此時(shí),理論容量較高(1675 mAhg^-1),功率密度較高(2567 Whkg^-1),同時(shí)制作材料儲(chǔ)量豐富且生產(chǎn)成本廉價(jià)的鋰硫電池便備受關(guān)注。但是鋰硫電池存在活性物質(zhì)導(dǎo)電率低下,中間產(chǎn)物易溶于電解液導(dǎo)致“穿梭效應(yīng)”和反應(yīng)過程體積膨脹等問題,嚴(yán)重影響其充放電的電化學(xué)性能,從而使得鋰硫電池仍停留在研究階段。本文以淀粉為碳源,制備出各種適用于電池正極材料的碳/硫復(fù)合結(jié)構(gòu),同時(shí)對(duì)各組實(shí)驗(yàn)中淀粉基碳材料進(jìn)行比較以探究影響整個(gè)電池性能的因素。首先以淀粉為碳源,分別使用硫酸鈉與KOH作為活化劑,合成高負(fù)載小尺寸活性物質(zhì)的正極材料（Na₂SO₄-C/S）與氮硫雙摻雜的多孔碳基材料（NS-1）。使用Na₂SO₄-C/S、NS-1/S作為正極測(cè)試時(shí),與純硫電極相比,所裝配的鋰硫電池在0.5 C倍率下初始比容量分別為797與690 mAh... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰硫電池結(jié)構(gòu)及原理

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文18(1)活性物質(zhì)負(fù)載：稱取適量單質(zhì)硫并與準(zhǔn)備好的三維電極基底材料置于保護(hù)氣氛圍中后，將三維電極與稱量的單質(zhì)硫放于密閉容器中，然后在155-200oC溫度內(nèi)通過金屬熔融法進(jìn)行活性物質(zhì)負(fù)載，從而得到所需的碳硫復(fù)合材料。(2)剪片：將制備好的三維碳硫復(fù)合材料通過切片機(jī)而剪為直徑為12mm的電極圓片，并對(duì)每塊極片進(jìn)行稱重記錄并按照質(zhì)量大小分類。2.5電池組裝所得圓形極片取出稱量并記錄極片質(zhì)量以獲取較為準(zhǔn)確地活性物質(zhì)載量。將稱好質(zhì)量的極片、隔膜以及正極殼、負(fù)極殼、墊片、彈片轉(zhuǎn)移到氬氣保護(hù)下的手套箱中，以金屬鋰片作為負(fù)極，隨后放入彈片，放入墊片并下壓，墊片上方滴加適量1wt％硝酸鋰的LiTFSI溶液電解液。而后將隔膜放置并浸潤(rùn)，而后在隔膜上方進(jìn)一步滴加適量電解液，之后將制備完成的正極片放置并用正極殼將整體蓋住，最后將半成品的電池整體放于壓片機(jī)下施以適當(dāng)壓力完成電池封裝。2.6電池電化學(xué)測(cè)試2.6.1鋰硫電池恒流充/放電測(cè)試所合成正極材料在鋰硫電池測(cè)試中比容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、大電流條件下電池穩(wěn)定性等性能由恒流充放電測(cè)試完成。電池恒電流充放電所使用的儀器為圖2-1的武漢藍(lán)電LANDCT3001A型電池測(cè)試儀。電池測(cè)試設(shè)置的充放電步驟是恒流充電和恒流放電，所得到的電池比容量以稱量計(jì)算為準(zhǔn)。恒流充放電的測(cè)試電壓是范圍是1.6-2.9V，材料整體長(zhǎng)循環(huán)過程在0.5C倍率下恒電流測(cè)試，對(duì)于倍率測(cè)試則選用0.2C、0.5C、1C和2C等不同電流密度下進(jìn)行不同電流密度測(cè)試圈數(shù)為10圈（1C=1675mAg-1），最后返回初始電流密度0.2C，測(cè)試溫度為25±3°C。圖2-1鋰硫電池恒電流充放電測(cè)試所使用的的藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)

第二章樣品制備和表征技術(shù)192.6.2鋰硫電池循環(huán)伏安法測(cè)試(CV)作為電化學(xué)中重要測(cè)試手段，循環(huán)伏安法(CV)適用于裝配的鋰硫電池測(cè)試。電池的電化學(xué)反應(yīng)程度在循環(huán)伏安法測(cè)試中主要通過分析循環(huán)伏安曲線得到，本文中主要利用循環(huán)伏安法對(duì)電池初始循環(huán)階段的電極材料中電化學(xué)過程反應(yīng)物的氧化還原電位等特征進(jìn)行表征，同時(shí)完成不同電極材料反應(yīng)過程中的極化程度比較。圖2-2為本文使用的上海辰華公司的CHI660D型電化學(xué)工作站進(jìn)行CV測(cè)試，設(shè)置電壓掃描范圍為1.6-2.9V，掃描速率為0.1mVS-1。2.6.3鋰硫電池電化學(xué)阻抗測(cè)試(EIS)電池內(nèi)部電阻是表征電池性能的重要一環(huán)，可以通過電化學(xué)阻抗分析對(duì)所制備的電極在電池中動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行探究。與循環(huán)伏安法測(cè)試儀器相同，本文在電化學(xué)工作站上(圖2-2，上海辰華公司，CHI660D)對(duì)初始裝配條件下的鋰硫電池進(jìn)行交流阻抗測(cè)試，設(shè)置測(cè)試頻率為100kHz–10MHz，電壓掃描范圍為1.6~3V，振幅為±5mV，掃描速率為0.5mVS-1。圖2-2鋰硫電池循環(huán)伏安法(CV)與電化學(xué)阻抗測(cè)試(EIS)所用的電化學(xué)工作站2.7本章小結(jié)這一章節(jié)對(duì)樣品制備過程中所需要的藥品，實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行介紹，同時(shí)展示了樣品制備后的各種表征手段以及裝配成鋰硫電池正極材料的過程。此外簡(jiǎn)單介紹了接下來樣品所要進(jìn)行的一系列電化學(xué)測(cè)試。


本文編號(hào)：3280758