發(fā)布時間：2022-10-07 20:58

　　摘要：鋰硫電池的硫電極資源豐富、無毒無污染、環(huán)境友好、價格低廉,是最具潛力的電池體系之一。為了解決硫及還原產(chǎn)物L(fēng)i2S2、Li2S導(dǎo)電性差和多硫離子易于溶解于電解液的問題,研究者們制備了大量碳硫復(fù)合物。本論文分別采用一步回流法和水熱法制備了普通多孔碳球NCs和多級孔碳球HNCs,通過原位沉積法與硫復(fù)合制備了NCs/S和HNCs/S,并采用碳納米管物理和化學(xué)摻雜改性NCs,制備了NCs/CNTs/S和NCs@CNTs/S。同時,研究了KOH水熱刻蝕對多壁碳納米管形貌及電化學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容如下： 一步回流法制備了普通多孔碳球NCs,研究了碳納米管摻雜方法,碳納米管摻雜量對碳硫復(fù)合物形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,碳納米管物理摻雜改性時,CNTs:NCs為1：8的NCs/CNTs/S電化學(xué)性能最優(yōu),首次比容量可達1304.0mAh·g-1,而且循環(huán)性能良好,80個循環(huán)之后容量仍高于500mAh·g-1�；瘜W(xué)摻雜法制備的花狀NCs@CNTs比表面積大,有利于與硫的均勻復(fù)合,電化學(xué)性能優(yōu)于物理摻雜制備的NCs/CNTs/S, NCs@CNTs/S在0.5C時首次比容量高達1716.... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池的簡介
    1.3 鋰硫電池硫/碳復(fù)合材料研究進展
        1.3.1 硫/多孔碳復(fù)合材料
        1.3.2 硫/碳球復(fù)合材料
        1.3.3 硫/碳納米管或碳纖維復(fù)合材料
        1.3.4 硫/石墨衍生物復(fù)合材料
        1.3.5 多元碳/硫復(fù)合物
        1.3.6 硫/碳復(fù)合物的改性研究
    1.4 含硫復(fù)合正極材料的制備方法
    1.5 本論文的研究目的、內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.5.1 本論文的研究目的
        1.5.2 本論文的主要研究內(nèi)容
        1.5.3 本論文的創(chuàng)新點
2 材料的制備及表征
    2.1 實驗主要試劑與儀器
        2.1.1 主要試劑
        2.1.2 儀器設(shè)備
    2.2 材料的制備
        2.2.1 回流法制備多孔碳及碳納米管改性
        2.2.2 兩步水熱法制備多孔碳材料及其與硫的復(fù)合物
        2.2.3 水熱刻蝕法制備碳納米管及其與硫的復(fù)合物
    2.3 物理性能表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 SEM及EDS分析
        2.3.3 TEM及HAADF分析
        2.3.4 熱重分析(TGA)
        2.3.5 比表面積分析(BET)
        2.3.6 孔隙度分析
    2.4 電化學(xué)性能測試
        2.4.1 正極片的制備
        2.4.2 扣式電池的組裝
        2.4.3 恒流充放電測試
        2.4.4 循環(huán)伏安測試
3 多孔碳/硫復(fù)合物的研究
    3.1 引言
    3.2 一步回流法制備的NCs的研究
        3.2.1 NCs的形貌研究
        3.2.2 模板對NCs形貌的影響
        3.2.3 CNTs物理摻雜對NCs/S形貌的影響
        3.2.4 CNTs物理摻雜對NCs/S性能的影響
    3.3 一步回流法制備的NCs@CNTs性能的研究
        3.3.1 NCs@CNTs形貌的研究
        3.3.2 NCs@CNTs/S性能的研究
    3.4 水熱法多級孔碳制備條件的優(yōu)化
        3.4.1 模板對多級孔碳形貌的影響
        3.4.2 碳硅源比對多級孔碳形貌的影響
        3.4.3 碳球粒徑對多級孔碳球/硫復(fù)合物形貌的影響
        3.4.4 碳球粒徑對多級孔碳球/硫復(fù)合物性能的影響
        3.4.5 HNCs-1的形貌分析即生成機理研究
    3.5 水熱法多級孔碳球/硫復(fù)合物的性能研究
        3.5.1 多級孔碳球/硫復(fù)合物的物相分析
        3.5.2 多級孔碳球/硫復(fù)合物的熱重分析
        3.5.3 多級孔碳球/硫復(fù)合物的循環(huán)伏安分析
        3.5.4 多級孔碳球/硫復(fù)合物的充放電分析
    3.6 本章小結(jié)
4 刻蝕碳納米管/硫復(fù)合物的研究
    4.1 引言
    4.2 刻蝕碳納米管制備及測試條件的優(yōu)化
        4.2.1 刻蝕溫度對碳納米管形貌的影響
        4.2.2 刻蝕溫度對碳納米管性能的影響
        4.2.3 電壓區(qū)間對刻蝕碳納米管/硫復(fù)合物性能的影響
    4.3 刻蝕對多壁碳納米管/硫復(fù)合物的影響
        4.3.1 刻蝕對多壁碳納米管/硫的復(fù)合物形貌的影響
        4.3.2 刻蝕對多壁碳納米管/硫復(fù)合物晶相的影響
        4.3.3 刻蝕對多壁碳納米管載硫量的影響
        4.3.4 刻蝕對多壁碳納米管/硫復(fù)合物性能的影響
    4.4 刻蝕多壁碳納米管與硫復(fù)合的機理研究
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果目錄
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Hierarchical nanostructured composite cathode with carbon nanotubes as conductive scaffold for lithium-sulfur batteries[J]. Xiaofei Liu,Qiang Zhang,Jiaqi Huang,Shumao Zhang,Hongjie Peng,Fei Wei.  Journal of Energy Chemistry. 2013(02)
[2]鋰硫電池關(guān)鍵材料研究進展與展望[J]. 董全峰,王翀,鄭明森.  化學(xué)進展. 2011(Z1)
[3]鋰離子電池及其正極材料的研究進展[J]. 馬榮駿.  有色金屬. 2008(01)



本文編號：3687390