經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色可持續(xù)發(fā)展,極大催生了對(duì)高能量密度電化學(xué)儲(chǔ)能體系的需求。鋰硫電池理論能量密度達(dá)到2600Wh kg^-1,是鋰離子電池的6-8倍,且硫的自然資源豐富,廉價(jià)無(wú)毒。因此,近年來(lái),鋰硫電池成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前,鋰硫電池商業(yè)化應(yīng)用面臨的主要問(wèn)題是其循環(huán)穩(wěn)定性較差。其根本原因是:（1）單質(zhì)硫的導(dǎo)電能力很差(25℃,電導(dǎo)率為5×10^-30S m^-1),電化學(xué)反應(yīng)的利用率不高;（2）單質(zhì)硫電化學(xué)反應(yīng)的中間產(chǎn)物（Li₂S₈、Li₂S₆、Li₂S₄）易溶于電解液,一方面導(dǎo)致電極中活性硫的不可逆容量損失,破壞電極結(jié)構(gòu)的一致性及穩(wěn)定性,另一方面,溶于電解液的多硫化物在濃度梯度及電場(chǎng)力的作用下,在正負(fù)極間往復(fù)遷移并發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生“穿梭效應(yīng)”,導(dǎo)致鋰硫電池充電效率不高,甚至不能完成充電過(guò)程;（3）活性硫的最終還原產(chǎn)物（不導(dǎo)電的固體Li₂S₂、Li

【文章頁(yè)數(shù)】：157 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池的概述
        1.2.1 單質(zhì)硫和金屬鋰的性質(zhì)及鋰硫電池的優(yōu)勢(shì)
        1.2.2 鋰硫電池的組成及充放電機(jī)理
        1.2.3 鋰硫電池存在的問(wèn)題及發(fā)展前景
    1.3 鋰硫電池的研究進(jìn)展
        1.3.1 復(fù)合硫正極材料的研究進(jìn)展
        1.3.2 鋰硫電池金屬鋰負(fù)極的研究進(jìn)展
        1.3.3 鋰硫電池電解液的研究進(jìn)展
        1.3.4 鋰硫電池粘結(jié)劑的研究進(jìn)展
    1.4 選題的背景意義、主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 選題的背景意義
        1.4.2 主要的研究?jī)?nèi)容
        1.4.3 主要的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 材料的結(jié)構(gòu)及形貌表征
        2.3.1 粉末X-射線衍射分析
        2.3.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 等溫吸脫附測(cè)試
        2.3.5 熱重分析(TG)
        2.3.6 拉曼光譜(Raman spectra)表征
        2.3.7 傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)
        2.3.8 X-射線光電子能譜分析(XPS)分析
    2.4 電極制備、電池組裝及電化學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 電極的制備
        2.4.2 電池的組裝
        2.4.3 充放電性能測(cè)試
        2.4.4 循環(huán)伏安掃描測(cè)試
        2.4.5 交流阻抗譜測(cè)試
第三章 碳硫復(fù)合材料的制備及性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 碳材料的純化及修飾
        3.2.2 真空溶液浸漬法制備碳硫復(fù)合材料
        3.2.3 熱熔融法制備碳硫復(fù)合材料
        3.2.4 硫蒸氣浸漬法制備碳硫復(fù)合材料
        3.2.5 復(fù)合硫正極片的制備及扣式鋰硫電池的組裝
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 不同碳基體材料的結(jié)構(gòu)形貌表征
        3.3.2 碳硫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形貌及電化學(xué)性能表征
        3.3.3 不同方法制備的碳硫復(fù)合材料的比較分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 碳納米管硫復(fù)合材料修飾改性及性能
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 KOH刻蝕碳納米管的過(guò)程及碳硫復(fù)合材料的制備
        4.2.2 聚吡咯原位包覆碳納米管硫復(fù)合材料
        4.2.3 一步法實(shí)現(xiàn)碳納米管硫復(fù)合材料的制備及碳包覆過(guò)程
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 KOH刻蝕的碳納米管硫復(fù)合材料的表征及電化學(xué)性能
        4.3.2 聚吡咯包覆的碳納米管硫復(fù)合材料的表征及電化學(xué)性能
        4.3.3 碳包覆的碳納米管硫復(fù)合材料的表征及電化學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 新型粘結(jié)劑海藻酸鈉在鋰硫電池中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 海藻酸鈉作為粘結(jié)劑的復(fù)合硫正極電化學(xué)性能
        5.3.2 以PVDF及SA為粘結(jié)劑的復(fù)合硫正極循環(huán)前后形貌表征
        5.3.3 海藻酸鈉作為粘結(jié)劑的粘附機(jī)理分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 電解液成分優(yōu)化及其在鋰硫電池中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 電解液的溶劑、鋰鹽及添加劑
        6.2.2 電解液的配制
        6.2.3 多硫化物添加劑的制備
        6.2.4 電解液性能的表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 電解液中溶劑的體積比對(duì)其電導(dǎo)率的影響
        6.3.2 電解液的用量對(duì)鋰硫電池充放電曲線形狀的影響
        6.3.3 多硫化物添加劑對(duì)鋰硫電池循環(huán)性能的影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 軟包鋰硫電池關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及組裝工藝研究
    7.1 引言
    7.2 軟包鋰硫電池的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及組裝的工藝過(guò)程
        7.2.1 不同方法規(guī)�；苽涞腁C/S復(fù)合材料中硫含量分析
        7.2.2 漿料中硫含量及成型極片中硫的面密度對(duì)鋰硫電池性能的影響
        7.2.3 優(yōu)化硫復(fù)合材料的涂覆工藝參數(shù)
        7.2.4 優(yōu)化中試工藝過(guò)程將導(dǎo)電插層成功應(yīng)用于軟包鋰硫電池
        7.2.5 優(yōu)化軟包鋰硫電池中電解液的用量
    7.3 軟包鋰硫電池的電化學(xué)性能測(cè)試
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3717297