收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多孔碳/硫复合物的制备与改性及在锂硫电池中的应用

梁霄  
【摘要】:与传统锂离子电池相比相比,锂硫电池具有更高的能量密度和比容量,与人们的需求更为贴近。理论上锂硫电池的能量密度大约是2600 Wh kg-1,理论比容量可以达到1673 m Ah g-1,远远高于传统的锂离子电池。除此之外,硫在自然界中大量存在,原材料成本极低,并且在充放电过程中无有害物质产生,无毒无污染,属于环境友好型材料。由于在上述各个方面具有巨大优势,锂硫电池成为了极具开发前景的储能材料。但是由于单质硫较差的导电性以及多硫化锂溶解穿梭等问题造成锂硫电池正极材料的活性物质利用率低、电池循环性能差,限制了锂硫电池的商业化应用。本论文通过设计制备出磷掺杂多孔碳/硫复合正极材料来改善锂硫电池电化学性能。主要研究内容和结果如下:(1)以丝瓜络纤维为碳源,磷酸作为活化剂,通过高温活化碳化的方法制备了比表面积为2230 m2 g-1,孔容为2.69 cm3 g-1的磷掺杂多孔碳。通过熔融-扩散法将磷掺杂多孔碳纳米片与升华硫进行复合,可以得到硫负载量为60 wt%左右的硫碳复合物。磷掺杂多孔碳/硫复合材料制备锂硫电池正极材料应用于锂硫电池,具有较好的电化学性能。在0.2 C和1 C的充放电倍率下,首圈比容量分别达到1357 m Ah g-1和1036 m Ah g-1,循环100次后可逆容量分别为852 m Ah g-1和782 m Ah g-1。除此之外本文还解释了如何通过磷掺杂改变多孔碳对于多硫化锂的结合能来影响锂硫电池的循环性能。(2)通过化学氧化聚合的方法在磷掺杂多孔碳/硫复合材料外包覆一层聚吡咯材料。因其导电性能良好且制备方法简单易控,通过在碳硫复合物表面包覆聚吡咯的手段增强正极材料的导电性和结构稳定性,以及通过减少正极材料充放电过程中的中间产物多硫化锂在电解液中的溶解来减弱锂硫电池的飞梭效应。将聚吡咯包覆磷掺杂多孔碳/硫复合材料作为锂硫电池正极材料,得到了非常好的循环性能。在0.2 C和0.5 C充放电倍率下锂硫电池循环100次之后可逆容量保留有初始容量的90%以上。实验结果表明,磷掺杂对于改善锂硫电池性能有明显的帮助,聚吡咯的包覆有助于改善锂硫电池的循环性能。并且丝瓜络纤维作为一种廉价易得的碳源,制备所得的多孔碳用于制备锂硫电池正极材料有着非常不错的效果,对于推动锂硫电池商业化发展有着非常重要的作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前12条
1 余正发;王旭珍;刘宁;刘洋;;N掺杂多孔碳材料研究进展[J];化工进展;2013年04期
2 赵梦奇;司马义·努尔拉;米红宇;;基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展[J];材料科学与工程学报;2014年02期
3 孟宪斌;高秋明;;由含铝金属有机骨架材料制备的多孔碳在锂硫电池中的应用[J];高等学校化学学报;2014年08期
4 王艳香,谭寿洪,江东亮;液相聚合相分离技术制备孔径可控的多孔碳的研究[J];无机材料学报;2004年01期
5 王焕磊;高秋明;;多孔碳材料的模板法制备、活化处理及储能应用[J];高等学校化学学报;2011年03期
6 宋云峰;王先友;白艳松;王灏;胡本安;舒洪波;杨秀康;易兰花;鞠博伟;张小艳;;锂空气电池空气电极层次多孔碳的制备及其性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年12期
7 王毅,高德淑,李朝辉,蒋晶,苏光耀;离子液体在多孔碳电极上的电化学性能[J];化学研究;2005年02期
8 陈邵湘;张歆;;聚酰亚胺多孔碳膜的制备及其表征和应用[J];化学研究;2010年01期
9 李红芳;席红安;王若钉;;模板法制备多孔碳材料的研究[J];材料导报;2005年12期
10 王先友;宋云峰;白艳松;江兰兰;舒洪波;杨秀康;王灏;赵青蓝;易兰花;;金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用[J];湘潭大学自然科学学报;2014年01期
11 李光;;多孔碳纤维的低成本制备及其作为高效吸波剂的应用研究[J];高科技纤维与应用;2013年01期
12 任秀丽;孟龙月;孟万;;聚偏氯乙烯制备多孔碳吸附剂及其二氧化碳吸附性能研究[J];材料导报;2013年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 杜振宇;马馨蕊;刘振;阎子峰;;氮掺杂多孔碳的制备及CO_2吸附性能研究[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年
2 杜振宇;张世玲;刘振;阎子峰;;糠脲树脂基氮掺杂多孔碳材料的制备及其CO_2吸附性能研究[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年
3 陈爱兵;于奕峰;;离子液体为碳源掺杂多孔碳材料的制备[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年
4 陈爱兵;于奕峰;;离子液体为碳源掺杂多孔碳材料的制备[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年
5 张小艳;王先友;汪形艳;粟劲苍;江兰兰;吴昊;吴春;;表面活性剂浓度对多维结构多孔碳材料电化学性能的影响[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯飞;用于寒地的电动汽车锂电池荷电状态估计及均衡策略研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 屠芳芳;碳基复合催化剂的制备及其在锂氧电池中的应用研究[D];浙江大学;2017年
3 程芹;多孔碳的形貌调控增敏机制及电化学传感应用[D];华中科技大学;2016年
4 於晓亮;层次化结构多孔碳材料制备及其电化学存储性能[D];清华大学;2016年
5 马晓玉;多孔碳材料的设计制备与吸附性能[D];北京理工大学;2014年
6 邹邦坤;高比能锰基锂/钠离子电极材料的制备与表征[D];中国科学技术大学;2017年
7 王安苗;多孔碳材料的制备及在储氢、储电和催化中的应用[D];华东理工大学;2011年
8 马新龙;掺杂多孔碳材料的制备及其电化学性能研究[D];中国石油大学(北京);2016年
9 董笑;中温固体氧化物燃料电池材料的性质与性能探究[D];天津大学;2016年
10 刘振宇;新型多孔碳材料的合成与应用研究[D];北京化工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁霄;多孔碳/硫复合物的制备与改性及在锂硫电池中的应用[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 杜浩;电动汽车电池组的均衡管理系统设计[D];河南师范大学;2017年
3 邹浩;锂离子电池组数据采集及管理系统研究与设计[D];江西理工大学;2017年
4 蒋光兵;AGV电池能量管理系统设计与实现[D];西南大学;2017年
5 陈玮;碳基催化剂的原位制备及其在锂—空气电池中的应用[D];合肥工业大学;2017年
6 侯大鹏;车载动力电池组热管理仿真模拟与优化[D];浙江大学;2017年
7 郑博文;双向反激式电池均衡器及均衡策略研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 包锡洋;氧缺陷二氧化钛的制备及其锂空气电池正极性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
9 孙宇;锂硫电池正极硫/碳微球复合材料的制备及改性研究[D];东北师范大学;2017年
10 史梦姣;锂硫电池正极材料的制备及结构设计[D];河南师范大学;2017年
中国知网广告投放
 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