收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池纳米ZnS/C负极材料制备及性能

何理  
【摘要】:开发出容量更高、寿命更长、污染更低、环境适应更强的锂电池电极材料,是摆在所有锂电池科技工作者面前的重要课题。目前商业化的锂离子电池多采用石墨等作为负极材料,存在着容量较低、低温性能较差等不足,我们希望制备出性能更为优异的锂电池负极材料。 本文通过水热沉淀和烧结碳包覆方法,以ZnCl_2、Na_2S以及柠檬酸为原料直接合成了ZnS/C复合材料,通过元素含量测定,确认得到了含碳量分别为4.6wt%, 9.3wt%和11.4wt%的三种样品。我们利用XRD和TEM对复合材料的结构与形貌进行了表征。TEM表明ZnS/C (9.3wt.%C)材料显示了较好的微观结构,粒径约为20-30纳米的球状ZnS颗粒均匀分布于提供导电性能的网状碳膜中,且材料结构为六方晶型纤维锌矿,成型良好。 我们通过恒流充放电、循环伏安等电化学测试发现,湿磨工艺包碳所制备的ZnS/C (9.3wt.%C)样品电化学性能最为优异。在400mA/g的电流密度下,首次充放电容量达到1021.1和481.6mAh/g,300次循环后放电容量仍保持了63.2%达到304.4mAh/g。我们还将该材料的倍率性能和低温性能同商业化的CMS材料进行了比较,发现前者拥有比后者更为出色的循环性能和低温性能。在800 mA/g的电流密度下材料的放电容量仍达到了235.2 mAh/g。在低温测试中,ZnS/C材料在0℃和-20℃下的容量均为CMS在同样条件下的2~3倍,分别为268 mAh/g和207 mAh/g的容量,是其在20℃下容量的74.4%和57.5%。 我们还利用原位的XRD测试对ZnS/C的脱嵌锂机制进行了探究。通过充放电过程中物相特征峰的比对发现:在放电阶段,随着锂离子的逐渐嵌入,锌会不断置换出来,生成的锌会与Li继续反应生成锂锌合金。最终ZnS放电末期完全转化为Li_2S、金属锌以及最终产物Li_xZn。充电过程则相反,锂离子从Li_xZn合金中脱出形成了金属锌,并且Li_2S中也脱出锂,随着放电电压的增加,ZnS会部分重新生成。 此外,鉴于聚吡咯的良好导电性,我们尝试合成了ZnS/ppy材料并进行了测试,发现其具有进一步开发提升性能的空间。本文通过实验研究证明了ZnS/C是一种极具开发应用潜力的锂离子电池负极材料。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 庄全超,武山,刘文元,陆兆达;锂离子电池材料研究进展[J];电池;2003年02期
2 刘宇,解晶莹,杨军,王可,王保峰;锂离子电池中SnCu_x/CMS复合材料的制备[J];电化学;2003年01期
3 廖红英,程宝英,郝志强;锂离子电池电解液[J];新材料产业;2003年09期
4 路秋生;锂离子电池充电保护集成电路UCC3957[J];电子产品世界;2004年09期
5 ;选择好电池 手机通信有保障[J];大众标准化;2004年12期
6 顾惠敏,翟玉春,王伟;锂离子电池正极材料的研究和发展[J];新材料产业;2004年10期
7 张冬冬;朱家海;;从USB端口充电的锂离子电池充电电路[J];电子元器件应用;2004年06期
8 文钟晟,谢晓华,王可,杨军,解晶莹;锂离子电池中高容量硅铝/碳复合负极材料的制备与性能研究[J];无机材料学报;2005年01期
9 施志聪,杨勇;聚阴离子型锂离子电池正极材料研究进展[J];化学进展;2005年04期
10 庄全超,刘文元,武山;锂离子电池有机电解液电导率的影响因素[J];电池工业;2005年05期
11 任宁,尹鸽平,左朋建,仝钰进,程新群,史鹏飞;锂离子电池硅-锰复合材料的电化学性能[J];无机化学学报;2005年11期
12 庞静;卢世刚;刘莎;;锂离子电池过充特性的研究[J];电化学;2005年04期
13 周韬;;做大锂离子电池产业[J];电动自行车;2005年11期
14 黄宣俊;;在电动自行车上应用锂离子电池是必然趋势[J];电动自行车;2005年11期
15 吕罡;刘心宇;敖敏;张汉城;郭亮;;锂离子电池正极材料的研究进展[J];电工材料;2006年01期
16 韩周祥;魏剑英;蔺常辉;杨志宽;;导电锂盐LiBOB各组分含量的测定[J];电池;2006年02期
17 黎步银;谢京州;苏乐雨;韩颖姝;;锂离子电池电化学参数测试仪[J];仪表技术;2006年03期
18 李丽;吴锋;陈实;陈人杰;王芳;;锂离子蓄电池容量衰减的研究[J];现代化工;2006年S2期
19 刘伟;仇卫华;王赛;盛喜忧;;离子液体在锂离子电池中的应用[J];电池;2007年01期
20 ;新闻[J];电源技术;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 褚君尉;李晟;詹星月;王连邦;马淳安;;锂离子电池锡合金材料的制备及性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
2 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
3 姚晓林;陈春华;;提高锂离子电池安全性的电解液添加剂探索[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 冯祥明;郑金云;;含磷阻燃剂在锂离子电池中应用研究[A];第七届全国磷化学化工暨第四届海峡化学生物学、生物技术与医药发展讨论会论文集[C];2006年
6 柳红东;黄佳木;李新禄;刘佳;张育新;;锂离子电池SnO_2/石墨烯复合负极材料的制备及其电化学性能[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
7 郑洪河;秦建华;石磊;小久见善八;;锂离子电池新型电解液添加剂研究与开发[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 余碧涛;程丽;仇卫华;李福燊;;亚硫酸乙烯酯添加剂改善锂离子电池循环性能的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 欧阳楚英;施思齐;陈立泉;;锂离子电池氧化物电极材料离子动力学研究进展[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
10 王莉;李建军;万春荣;何向明;;硫化聚丙烯腈可逆储锂材料研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
2 罗文斌;Al、Mg和Mn-Mg掺杂对LiCoO_2和LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2结构、电化学和热稳定性能的影响[D];中南大学;2010年
3 崔艳华;全固态薄膜锂离子电池新型电极材料的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
5 周晓荣;电子自旋共振和质谱在化学电源研究中的应用[D];武汉大学;2004年
6 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
7 储艳秋;锂离子电池薄膜电极材料的制备及其电化学性质研究[D];复旦大学;2003年
8 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
9 禹筱元;层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2与改性尖晶石LiMn_2O_4的研究[D];中南大学;2005年
10 马玉林;锂离子电池用含磷酸酯阻燃剂电解液的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何理;锂离子电池纳米ZnS/C负极材料制备及性能[D];上海交通大学;2011年
2 万丽娟;石墨烯的制备及其改性锂离子电池电极材料的研究[D];西北大学;2011年
3 刘琳;锂离子电池聚合物凝胶电解质的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 芮先宏;锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
6 郎丰饶;锂电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2制备及结构表征[D];东北师范大学;2010年
7 杜楠;锂离子电池回收利用过程管理设计及研究[D];首都经济贸易大学;2004年
8 姜冬冬;用于锂离子电池的锡基纳米结构电极的研究[D];复旦大学;2010年
9 仇征;新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究[D];上海交通大学;2010年
10 颜景丹;Sn_xTi_(1-x)O_2固溶体锂离子电池负极材料的研究[D];北京化工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗海基;日开发出新型锂离子电池[N];中国有色金属报;2003年
2 兴 华;劣质锂离子电池引发隐忧[N];中国质量报;2004年
3 记者 王小龙;“豆荚”复合材料可延长锂离子电池使用寿命[N];科技日报;2011年
4 本报记者 张迎增;锂离子电池:澳柯玛异军突起[N];中国高新技术产业导报;2002年
5 本报记者 纪爱玲;示范工程催生锂电池产业良机技术有待提高[N];中国高新技术产业导报;2009年
6 潘葆铸;锂离子电池设备打入日本市场[N];中国工业报;2004年
7 江苏 严拥军;锂离子电池充电器的仿制与改进[N];电子报;2004年
8 记者 李玮 通讯员 孟祥成;我市一大型锂离子电池项目获得省发改委批复[N];菏泽日报;2009年
9 记者 汪炜;2012年 上海锂电池汽车实现产业化[N];上海科技报;2009年
10 记者 刘志强;锂离子电池生产线在贵州投产[N];科技日报;2001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