收藏本站

新型锂硫电池正极复合材料的设计合成与性能研究

【摘要】:在各类新型二次锂电池体系中,锂硫电池以其高理论比容量(1675 mA h g~(-1))和高能量密度(2600 Wh kg~(-1))而受到研究人员的广泛关注。另外,单质硫(S)还具有价格低廉,储量丰富,环境友好等优势。因此,硫正极材料被认为是一种非常具有应用前景的电极材料。然而,由于S及放电产物硫化锂(Li_2S)导电性差、多硫化物溶解引发的“穿梭效应”及反应过程伴随的体积膨胀问题严重阻碍了锂硫电池商业化。基于此,本论文研究工作主要集中在锂硫电池正极材料的设计和合成,通过合理的结构设计制备了三种新型硫正极材料并研究了其电化学性能,旨在从根源上解决上述问题。论文主要研究工作如下:(1)为从根源上消除锂硫电池循环过程的“穿梭效应”,本工作通过将S和苝四甲酸二酐(PTCDA)简单共热,使短链S键合到有机碳骨架中形成新型的有机硫复合正极材料。在c-PTCDA/S复合材料中,碳化后的有机骨架提供了快速的电子传输路径;共价键合到PTCDA的线性S大大抑制了长链多硫离子的形成,有效地抑制了“穿梭效应”。通过改变PTCDA与S的质量比制备不同S含量的复合材料,实验结果表明,当PTCDA与S质量比为1.2:1.0时,c-PTCDA/S-1.2电极表现出最优异的电化学性能,在0.5 A g~(-1)电流密度下,充放循环500次后,容量保持为初始容量的87.3%。(2)基于物理/化学吸附和催化作用的协同效应,本工作设计并制备了铁酸镍空心球@硫/碳柔性自支撑硫正极材料(NiFe_2O_4@S/C)。该复合材料中,碳材料发挥对硫的物理限域作用,同时又充当导电骨架和柔性载体;空心球NiFe_2O_4既能利用自身极化吸附多硫化锂,又能起到加速多硫化物氧化还原反应的作用,因此能够有效抑制“穿梭效应”。NiFe_2O_4@S/C柔性电极表现出优异的电化学性能,在500 mA g~(-1)电流密度下充放电500圈后,容量保持在700 mAh g~(-1),每圈容量衰减率仅为0.059%。倍率性能测试中,在3000 mA g~(-1)的大电流密度下,仍达到637 mAh g~(-1)的高放电比容量。(3)为避免体积膨胀问题以及锂金属负极带来的安全隐患,本工作以Li_2S作为正极研究对象,通过原位生长法合成具有核壳结构的Li_2S@TiN复合正极材料。该复合纳米结构中,TiN包覆层通过物理限域和极性化学吸附作用锚定多硫化物,抑制其溶解扩散。同时,由于TiN包覆层优异的导电性和多孔结构可以保证离子/电子快速运输,加速电化学反应的进行。因此,本结构设计可以有效提高Li_2S@TiN复合正极材料的电化学活性和循环稳定性。该电极在0.2 C电流密度下,首次放电比容量为1190 mAh g~(-1),200次循环后容量保持为初始容量的60.1%。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 翁国明;苏育志;;锂电池正极材料含硫化物的研究进展[J];化学世界;2008年12期
2 倪喜芬,王建营,孙家跃,胡文祥,杨裕生;锂电池正极材料最新研究概况[J];化学世界;2004年04期
3 刘小林;钟盛文;张骞;李之锋;李栋;陈军;;钠离子电池铁基正极材料的研究进展[J];材料导报;2015年19期
4 黄艳芹;;锂硫电池硫-膨胀石墨正极材料的制备和性能研究[J];人工晶体学报;2013年09期
5 郑伟,胡信国,张翠芬;二次锂电池用硫系正极材料的研究进展[J];电源技术;2005年09期
6 杜璞欣;周吉奎;宋卫锋;刘勇;刘牡丹;;废旧锂电池正极材料回收技术研究进展[J];有色金属工程;2020年04期
7 王旭毅;;研究高温法回收锂电池正极材料[J];信息记录材料;2020年02期
8 黄勇;邓坤发;王黎晴;吕梦妮;任冰;;导电聚合物/硫复合材料用于锂硫电池正极研究进展[J];工程塑料应用;2015年08期
9 杨雷雷;李法强;贾国凤;彭正军;朱朝梁;朱虹;;可逆镁电池正极材料的研究进展[J];无机盐工业;2012年02期
10 张行;王传新;汪建华;皮华滨;吴雪梅;;热丝法制备锂硫电池正极材料[J];武汉工程大学学报;2010年09期
11 刘浩杰;任斌;刘雪省;郑海山;杨芳凝;;锂氟化碳电池正极水性聚合物粘结剂的研究[J];电源技术;2019年12期
12 龙云飞;苏静;吕小艳;文衍宣;;锂/钠离子电池过渡金属氟磷酸盐正极材料研究进展[J];无机盐工业;2020年03期
13 ;新型锂电池正极材料项目有望落户吉林经开区[J];特种铸造及有色合金;2016年02期
14 徐美玲;王新慧;任引哲;;锂硫电池硫正极反应机理研究进展[J];材料开发与应用;2015年04期
15 陈平,张玲,陈金花,张涛;锂电池正极材料中微量元素的测定[J];电池;2005年02期
16 ;锂电池研发获新进展 富锰正极材料具备潜在优势[J];中国粉体工业;2020年01期
17 ;钠离子电池正极材料挺“锰”有望取代锂电池[J];技术与市场;2020年05期
18 刘宇;徐军;王翔;游孟醒;;废旧锂电池正极材料剥离工艺研究[J];机电产品开发与创新;2020年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹余良;艾新平;杨汉西;;钠离子电池正极材料的研究[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
2 张俊喜;;铁基钠离子电池正极材料的合成与改性[A];第六届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会摘要集[C];2014年
3 尤雅;曾宪祥;殷雅侠;郭玉国;;普鲁士蓝类钠离子电池正极材料研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
4 赵小玲;刘波;胡华荣;周萍;高俊丽;朱凯;;高温锂电池正极材料研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
5 周会俊;王龙光;裴春秋;陈风毅;;锂电池正极材料烧结用匣钵损毁机制的探讨[A];第十五届全国耐火材料青年学术报告会论文集[C];2016年
6 钟贵明;白晶玉;Paul N.Duchesne;Mcdonald Matt;王宇;龚正良;张鹏;付日强;杨勇;;新型可充锂离电池转化型正极材料磷酸铜的固体核磁共振研究[A];2015中国硅酸盐学会固态离子学分会理事会议暨第三届全国固态离子学青年学术交流会论文摘要集[C];2015年
7 童圣富;;锂氧电池正极材料及反应机理研究[A];第三届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2016年
8 李子凡;胡小飞;于川茗;李海霞;陈军;;二氧化钛正极催化剂在锂-氧电池中的应用[A];第七届全国物理无机化学学术会议论文集[C];2016年
9 张校刚;;锂硫电池正极材料的设计以及多功能隔层的吸附机理研究[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
10 孔令波;刘之菊;詹晖;詹才茂;周运鸿;;锂电池正极材料六硫蒽的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙福根;锂硫电池硫正极材料的设计、制备及性能研究[D];华东理工大学;2014年
2 代冬梅;利用具有纳米结构的前驱体合成锂电池富锂锰基正极材料及其性能研究[D];河南师范大学;2017年
3 成娟娟;锂硫电池多孔金属基正极材料的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2015年
4 申永强;铁基氟化物作为锂/钠离子电池正极材料的制备及性能研究[D];湘潭大学;2016年
5 张西华;锂离子电池正极废料中镍钴锰酸锂的短程清洁循环技术[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2015年
6 李高然;高性能锂硫电池正极的研究与开发[D];浙江大学;2016年
7 邱报;富锂锰基正极材料的表面改性及其储能机理研究[D];中国科学院宁波材料技术与工程研究所;2016年
8 李园园;锂—硫电池正极材料的制备及其电化学性能研究[D];华中科技大学;2017年
9 龚志杰;硫/多孔碳复合正极材料的制备及电化学性能研究[D];浙江大学;2016年
10 杨秀康;层状富锂正极材料的结构设计、制备及其性能研究[D];湘潭大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张娜;新型锂硫电池正极复合材料的设计合成与性能研究[D];河北大学;2020年
2 朱经涛;锂硫电池硫镍一体化正极的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2014年
3 吕晓雪;高性能锂硫电池正极及隔膜的改性研究[D];电子科技大学;2020年
4 杨静静;高性能锂硫电池正极材料的制备与电化学性能研究[D];郑州航空工业管理学院;2020年
5 于明亮;锂硫电池高性能碳基正极材料设计构筑及其储锂性能研究[D];大连理工大学;2016年
6 江茉;锂—硫电池新型正极材料及粘合剂的研究[D];北京化工大学;2015年
7 陶增仁;平面双层结构正极材料的制备及其在锂硫电池中的应用[D];桂林理工大学;2019年
8 邹舟;钠离子电池高能正极材料的研究[D];济南大学;2016年
9 鲁彦军;锂硫电池硫基复合正极材料的制备及性能研究[D];新疆大学;2016年
10 赖德聪;过锂三元复合材料作为锂电池正极材料的研究[D];重庆大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 甘晓;[N];中国科学报;2018年
2 王松林 章杰;[N];铜陵有色报;2010年
3 中国有色金属工业协会锂业分会秘书长、中关村新型电池技术创新联盟理事 张江峰;[N];中国工业报;2018年
4 本报记者 杨晓秋;[N];宁夏日报;2020年
5 马超;[N];中国科学报;2018年
6 记者 李少鹏;[N];上海证券报;2019年
7 李小平;[N];证券时报;2011年
8 记者 解丽娜;[N];青海日报;2011年
9 通讯员 崔玉萌 记者 张晔;[N];科技日报;2018年
10 杨文江 王满庆;[N];中国化工报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|