如今,氣候變化和化石燃料資源的減少對全球經濟和社會的發(fā)展已經造成了很大的影響,開發(fā)可持續(xù)清潔能源以及先進的能量儲存技術是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此,發(fā)展高性能的清潔能源儲存裝置是解決現有能源危機的本質。鋰硫電池因其超高的理論比容量以及價格低廉等優(yōu)勢被認為是新一代有效的能源儲存體系,在鋰硫電池中構建碳基質包覆的金屬氧化物材料,并通過他們之間協(xié)同的結構限制和化學包覆作用,對抑制多硫化物的擴散和在循環(huán)過程中保持電極結構的穩(wěn)定性被證明是一種提高電化學性能的有效方法。而超級電容器因高功率密度,長循環(huán)壽命和高效的電荷傳輸動力其研究也備受關注。中空多孔碳材料作為一種理想的超級電容器電極材料,這歸功于中空多孔碳材料具有良好的導電性,可調控的孔尺寸,大的比表面積和孔體積等優(yōu)點。在這篇論文中,我們分別合成了一種新型的三明治型碳/二氧化鈦/碳（C@TiO₂@C）中空微球和一種表面具有可調控大介孔尺寸（18–30 nm）的籠狀氮摻雜中空多孔碳球（CN–HPCSs）。我們設計合成的二氧化鈦被內外碳層包覆（C@TiO₂@C–S）的三明治型結構,被應用于鋰硫電池,表現出優(yōu)異... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CMK–3/S復合材料的結構示意圖及硫滲透進入介孔通道的過程

71.3 （a）中空碳球的透射電鏡圖；（b）中空碳球與硫復合材料的透射電鏡圖；（c）碳球與硫復合材料的元素能譜分析圖。三維的中空碳球，其大的內部空腔有利于單質硫的儲存，高的結構穩(wěn)避免電極材料的破環(huán)，高導電性和對多硫化物較強的物理吸附能力，減

大的提高了活性物質的利用率，在 0.5 C 的電流密度下，初始容量達到了 1 h g-1，且經過 100 次的循環(huán)，其電容量具有 94%的保持率，保留有 974 m的比容量。在電解液中沒有添加硝酸鋰的情況下，其庫倫效率依然大于 90明碳殼層的存在有效的阻止了多硫化物向電解液中擴散。為確保單質硫在循環(huán)過程中依然存在于中空碳球的內部空腔中，Zhou 等過設計合成雙殼層的結構來多重限制多硫化物的擴散。如圖 1.4 所示，他們合成單殼層的中空碳球（HCS），再通過熔融滲透的方法將單質硫封裝與中腔中，形成 HCS/S 復合結構，隨后再在 HCS/S 表面包覆一層厚度在 20 nm的多巴胺（PDA），形成了雙殼層的核-殼結構（PDA–HCS/S），通過這樣合設計，并結合掃描透射電子顯微表征技術，成功的證明了單質硫滲透到了空腔的內部，且經過電化學循環(huán)之后，可發(fā)現內部空腔中依然存在單質硫明了通過多重的包覆能夠有效對多硫化物的擴散起到限制作用，表現出優(yōu)電化學性能，在 0.2 C 的電流密度下，經過 150 次充放電循環(huán)其容量依然有 h g-1，在較高的倍率下（0.6 C）循環(huán) 600 次，其容量也保持在 630 mAh g現出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3493671