發(fā)布時間：2017-06-19 17:03

  本文關鍵詞：生物質(zhì)活性炭在鋰硫電池中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰硫電池由于具有超高能量密度,所以是近年來能量儲存領域的研究熱門。與此同時,硫成本低廉、環(huán)境友好,符合低碳經(jīng)濟的要求。但是硫本身不導電,使得其不能直接用作正極,必須通過與各種導電骨架材料相結合才能使用。活性炭是承載硫的導電骨架材料之一。制作活性炭的方法很多,以農(nóng)作物廢棄物作原料,變廢為寶,使得活性炭在鋰硫電池中的應用更具積極意義。來源不同的活性炭其結構千差萬別,結構形狀對鋰硫電池性能有怎樣的影響尚未得到較為系統(tǒng)的討論,因此研究總結活性炭結構與電池性能之間的關系獨具意義。論文以開心果殼、核桃殼和花生殼為原料,以氯化鋅為活化劑在較低的活化溫度下通過化學活化法制備活性炭。然后以這三種活性炭分別與硫復合,制備出硫活性炭復合材料,裝配成扣式電池,并進行一系列針對活性炭、活性炭/硫復合材料的材料表征和電池的性能測試。論文主要研究成果如下:(1)化學活化法制備活性炭的工藝可以得到大幅度的精簡,制備得出的三種活性炭都具有巨大的比表面積和豐富的孔隙結構,但是三種活性炭材料的微觀結構形態(tài)互不相同,有以層疊結構為主的,如開心果殼活性炭,有以呈現(xiàn)圓形孔道結構為主的,如核桃殼活性炭,還有以扁平狹長型孔道結構為主的,如花生殼活性炭。(2)三種活性炭/硫復合材料正極在0.2 C的放電倍率下,初次放電比容量分別為:開心果殼活性炭/硫復合材料685 mAh/g、核桃殼活性炭/硫復合材料900.2mAh/g和花生殼活性炭/硫復合材料961 mAh/g。百次充放電循環(huán)后,仍然分別有:476.6 mAh/g、579.45 mAh/g和712.18 mAh/g。通過對三種活性炭的對比可知:其中花生殼活性炭/硫復合材料在鋰硫電池當中表現(xiàn)出最佳的綜合電化學性能。(3)將三種活性炭按照一定比例混合在一起做成復合活性炭,所得復合材料正極初次放電比容量為1104.7 mAh/g,百次后為742 mAh/g,五百次后還有340mAh/g�？梢娙N活性炭材料混合在一起時使用可以達到一定程度的結構配合效應,有利于進一步發(fā)揮鋰硫電池的電化學性能。論文應用常見堅果殼為原料制備出活性炭/硫復合正極材料,該材料制備過程簡單,成本很低,環(huán)境友好性高,可以在鋰硫電池當中得到很好的應用。論文還對活性炭結構與鋰硫電池放電性能之間的關系提出了有益的歸納,為鋰硫電池的綠色商業(yè)化做了有益探索。
【關鍵詞】：鋰硫電池 生物質(zhì)活性炭 堅果殼 孔結構
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TQ424.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 鋰硫電池簡介10-12
• 1.2.1 鋰硫電池的電化學工作原理10-11
• 1.2.2 鋰硫電池存在的問題11-12
• 1.3 鋰硫電池正極的研究問題12-17
• 1.3.1 正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 硫/碳復合正極材料的研究進展15-17
• 1.4 本文選題依據(jù)與研究內(nèi)容17-20
• 1.4.1 本文選題依據(jù)17-19
• 1.4.2 本文研究內(nèi)容19-20
• 第2章 開心果殼活性炭在硫/碳復合正極材料中的應用研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 實驗原料及試劑20-21
• 2.3 活性炭及復合材料的制備21-22
• 2.3.1 開心果殼活性炭的制備21-22
• 2.3.2 硫/碳復合材料的制備22
• 2.4 材料物化性能表征22-27
• 2.4.1 掃描電鏡測試22-24
• 2.4.2 比表面積及孔徑測試24-25
• 2.4.3 熱重分析25-26
• 2.4.4 X射線衍射分析26-27
• 2.5 電池電化學性能表征27-32
• 2.5.1 扣式電池組裝27-28
• 2.5.2 循環(huán)伏安測試28-29
• 2.5.3 充放電及循環(huán)性能測試29-31
• 2.5.4 交流阻抗測試31-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 核桃殼活性炭在硫/碳復合正極材料中的應用研究33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 復合材料的制備及電池組裝33-34
• 3.2.1 核桃殼活性炭的制備33-34
• 3.2.2 硫/碳復合材料的制備34
• 3.2.3 正極極片的制備及電池組裝34
• 3.3 材料物化性能表征34-38
• 3.3.1 掃描電鏡測試34-36
• 3.3.2 比表面積及孔徑測試36
• 3.3.3 熱重分析36-37
• 3.3.4 X射線衍射分析37-38
• 3.4 電池電化學性能表征38-40
• 3.4.1 循環(huán)伏安測試38
• 3.4.2 充放電及循環(huán)性能測試38-40
• 3.4.3 交流阻抗測試40
• 3.5 本章小結40-41
• 第4章 花生殼活性炭在硫/碳復合正極材料中的應用研究41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 復合材料的制備及電池組裝41-42
• 4.2.1 花生殼活性炭的制備41-42
• 4.2.2 硫/碳復合材料正極極片的制備及電池組裝42
• 4.3 材料物化性能表征42-45
• 4.3.1 掃描電鏡測試42-43
• 4.3.2 比表面積及孔徑測試43
• 4.3.3 熱重分析43-44
• 4.3.4 X射線衍射分析44-45
• 4.4 電池電化學性能表征45-48
• 4.4.1 循環(huán)伏安測試45
• 4.4.2 充放電及循環(huán)性能測試45-48
• 4.4.3 交流阻抗測試48
• 4.5 本章小結48-50
• 第5章 復合活性炭在硫/碳復合正極材料中的應用研究50-54
• 5.1 引言50
• 5.2 復合材料的制備50
• 5.3 電池電化學性能表征50-53
• 5.3.1 循環(huán)伏安測試51
• 5.3.2 充放電及循環(huán)性能測試51-52
• 5.3.3 交流阻抗測試52-53
• 5.4 本章小結53-54
• 第6章 總結與展望54-57
• 6.1 總結54-55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻57-62
• 致謝62-63
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果63

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