bck

收藏本站

高性能锂硫电池硫正极复合材料设计及电化学性能研究

【摘要】:锂硫(Li-S)电池作为储能二次电池,具有超高能量密度(2500 Wh kg~(-1))、低成本、资源丰富且对环境友好等明显优势。然而,锂硫电池的商业化应用还需要克服活性物质硫利用率低和电化学反应动力学慢等问题。众多研究表明利用纳米碳材料优化正极材料的导电性能及电化学过程中的电子转移路径能显著改善上述Li-S电池的缺点。然而有关Li-S电化学过程中离子传输及转移路径的调控,以及催化转化提升电化学反应的动力学过程还缺乏系统深入的分析。本论文主要针对正极载硫基体的电子和离子转移路径的设计、应用催化剂调控电化学反应速率,达到降低多硫化锂转化能垒,提升电化学反应动力学和提高活性物质利用率的目的,实现高性能的锂硫电池。设计了氮化钛(TiN)纳米颗粒导电桥接结构的硫正极,桥接的TiN能调节电子和离子在碳管径向的转移路径,增强导电性和加速锂离子扩散,提高电化学反应动力学。同时,修饰的TiN可以和多硫化锂形成S-Ti-N或者S-N-Ti结合键,提高基体对多硫化锂的吸附能力。载硫量为63 wt%的10-TiN@CNT-S(TiN含量为10 wt%)正极在1 C倍率下循环400次可逆容量仍能达到594 mA h g~(-1),容量衰减率为0.047%每循环。为了提高基体的载硫能力和正极的载硫面密度,采用水热掺杂同时调控多孔碳的离子转移路径、表面的极性环境和孔体积,得到高密度的极性元素和大孔体积的极性分级孔碳(PHPC)。该分级孔结构在正极形成相互联通的孔道,促进电解液的浸润和离子的扩散传导。制备的复合正极PHPC2@S(掺杂剂与碳质量比为2:1)载硫量提升到了 75wt%并且具有优异的电化学性能:8C下倍率容量高达581mAhg~(-1),高倍率2C下稳定循环400次。高载硫面密度(~7.5 mg cm-2)正极在0.05 C倍率下面容量高达9.75 mA h cm-2;1 C倍率下80次循环后可逆面容量保持在5 mAh cm-2。复合正极还实现了模拟软包电池的应用,电解液降低到7μL mg~(-1)能稳定循环40次。基于上述研究,要提升高倍率下锂硫电池的循环寿命,需要进一步提高多硫化锂之间相互转化的动力学。利用介孔碳/碳纳米管(MPC/CNT)复合材料的快速离子和电子传导结构,同时植入具有高催化活性的纳米碳化钨(WC)催化剂,修饰WC后正极的电子转移和锂离子扩散速率显著提高,WC可以有效的吸附并催化多硫化锂的转化,降低了充电过程的脱锂电压(2.18 V),提高了电化学反应动力学。修饰正极MPC/CNT-WC10@S(WC含量为10 wt%)载硫量提升到76 wt%,电池在高倍率下也具有较长的循环寿命:5 C高倍率下电池首次放电比容量高达707mAhg~(-1),稳定循环500次,容量衰减率低至0.039%每循环。综合上述研究结果,设计具有快速离子和电子传导通道和高效催化的复合正极,从生物质稻草叶中提取具有催化作用的多功能离子通道,离子通道提升了正极的电子和离子转移速率;同时,离子通道表面自掺杂的极性元素能吸附并催化多硫化锂的转化,降低脱锂电压(2.22V),提升电化学反应动力学。离子通道改性的硫正极(载硫量76 wt%)具有快速充放电和稳定的超长循环寿命:倍率容量高达564 mA h g~(-1)(6 C);超长循环寿命2000次(3 C),容量衰减率低至0.029%每循环;高载硫面密度(5.8 mg cm~(-2))正极在高电流密度9.7 mA cm~(-2)(1 C)下可以稳定循环100次。

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16条
1 邵钦君;陈剑;;锂硫电池硫正极催化转换反应的研究进展[J];电化学;2020年05期
2 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
3 林月;程昀;汤依伟;郑世林;;锂硫电池用硫化花粉正极材料制备和表征[J];广东化工;2020年18期
4 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
5 ;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
6 陆贇;梁嘉宁;朱用;李峥嵘;胡冶州;陈科;王得丽;;有机物衍生的锂硫电池正极材料研究进展[J];储能科学与技术;2020年05期
7 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
8 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
9 刘北元;谢朝香;崔志兴;刘琦;李纯莉;赵志坤;穆道斌;;氮掺杂多孔碳纤维改性锂硫电池正极材料[J];上海航天(中英文);2020年02期
10 陈军;;利用无序钠空位构筑高倍率钠离子电池正极材料[J];物理化学学报;2019年04期
11 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
12 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
13 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
14 李通;史云斌;刘庆彬;何爽;;硒掺杂改性新能源汽车锂电池正极材料的结构与电化学性能[J];无机盐工业;2020年02期
15 陈子冲;方如意;梁初;甘永平;张文魁;;锂硫电池硫正极材料研究进展[J];材料导报;2018年09期
16 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
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 张胜利;李维;宋延华;李小岗;李海望;;锂离子池水性粘接剂在正极材料中的优化研究[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
8 黄金龙;;新型硅酸盐锂电正极材料的研究进展[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
9 杨菲;杜柯;胡国荣;彭忠东;;锂离子电池三元正极材料的研究进展[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
10 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
11 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
12 应皆荣;姜长印;万春荣;雷敏;唐昌平;高剑;李维;;锂离子电池高密度球形系列正极材料[A];2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集[C];2005年
13 冯嘉妮;杨菁;宋建军;王桂玲;马志鹏;邵光杰;;三元复合的石墨烯包覆的硫正极对锂硫电池性能的影响[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
14 邓远富;覃旭松;陈申;陈国华;;长寿命、功率型锰基正极材料的制备和中试研究[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
15 常芳;;热电池正极材料二硫化钴含量测定[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
16 曾冬青;杨占红;王升威;;镍正极添加剂对密封锌镍电池性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
17 夏永高;刘兆平;许晓雄;周旭峰;王军;;锂离子电池新型锰系正极材料的开发[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
18 李文婷;袁涛;马紫峰;;正极成膜添加剂对高压锂离子电池循环性能的影响[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
19 程锦国;马晓玲;易宗慧;常彩仙;孙聚堂;;涡流循环沉淀法合成适于用作制备锂镍复合正极材料的球形氢氧化镍及其形貌控制[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
20 姜巍;姜鲁华;孙海;孙公权;;镁离子电池碳正极材料的研究[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
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张静;高性能锂硫电池硫正极复合材料设计及电化学性能研究[D];西安理工大学;2019年
2 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
3 陈艳;硫化锂-石墨烯自支撑正极制备、改性及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
4 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
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 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
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 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
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 余睿智;富锂锰基正极材料结构调控及储锂性能研究[D];湘潭大学;2019年
11 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
12 马全新;锂离子电池富锂锰基正极材料与电极制备及改性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
13 金传玉;热电池镍系正极材料的研究[D];湖南大学;2017年
14 胡思江;核壳结构富锂锰基层状正极材料的研究[D];中国地质大学;2015年
15 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
16 夏书标;层状锂镍钴铝氧正极材料的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2015年
17 赵桃林;锂离子电池富锂锰基正极材料的研究与电池低成本化分析[D];北京理工大学;2015年
18 姚雨;高比能硫/硒基二次电池正极材料的制备及储能研究[D];中国科学技术大学;2020年
19 王选朋;碱金属离子嵌入型铁/锰基正极材料的设计、创制及储能机理[D];武汉理工大学;2018年
20 黄勇平;高性能磷酸铁锰锂正极材料的制备及其性能研究[D];钢铁研究总院;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 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
2 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
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 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
5 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
6 张帅;锂硫电池正极材料的研究[D];中国矿业大学;2020年
7 周吟;高性能锂硫动力电池正极材料的设计与实现[D];中国地质大学;2016年
8 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
9 赵昆;锂离子电池复合正极材料的合成与电性能研究[D];成都理工大学;2005年
10 邹舟;钠离子电池高能正极材料的研究[D];济南大学;2016年
11 谢海鸥;镍硫基复合物正极材料的制备研究[D];武汉工程大学;2013年
12 陈卓;纳米结构复合硫正极材料的设计、制备与电化学性能研究[D];河北大学;2020年
13 涂水彬;锂硫电池硫基复合正极材料及功能化隔膜的研究[D];天津大学;2018年
14 王一起;三维多孔碳材料的制备及其在锂硫电池正极中的研究[D];国防科技大学;2018年
15 康铎之;废旧锂电池中有价金属选择性提取与正极材料再制备研究[D];陕西科技大学;2020年
16 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
17 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
18 寇建文;富锂锰基正极材料低温性能的改善研究[D];北京理工大学;2016年
19 牛晓波;锂离子电池三元复合正极材料的合成及其电化学性能研究[D];重庆大学;2006年
20 杨涛;硫化锂正极材料的制备及电化学性能[D];浙江大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 陈方平;[N];中国国门时报;2020年
2 记者 戈清平;[N];中国高新技术产业导报;2020年
3 马超;[N];中国科学报;2018年
4 本报记者 杨晓秋;[N];宁夏日报;2020年
5 记者 闫茜;[N];银川日报;2020年
6 记者 李少鹏;[N];上海证券报;2019年
7 记者 甘晓;[N];中国科学报;2018年
8 李小平;[N];证券时报;2011年
9 王松林 章杰;[N];铜陵有色报;2010年
10 杨文江 王满庆;[N];中国化工报;2012年
11 兰州日报社全媒体记者 孙理;[N];兰州日报;2020年
12 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
13 记者 解丽娜;[N];青海日报;2011年
14 本报记者 吴奕萱;[N];证券日报;2019年
15 本报记者 吴奕萱;[N];证券日报;2019年
16 刘菁 郭远明;[N];国际商报;2004年
17 记者 施铭;[N];云南日报;2019年
18 通讯员 崔玉萌 记者 张晔;[N];科技日报;2018年
19 本报数据研究部 穆龚;[N];上海证券报;2014年
20 记者 覃秘;[N];上海证券报;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}|