锂硫电池硫/生物质碳及纳米硫化锂/多孔碳复合正极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2025-06-27 04:15

　　锂硫电池具有较高的能量密度,并且其硫正极材料价格低廉、来源丰富和绿色环保,是非常有前景的新一代二次电池。但锂硫电池也面临着硫正极材料的导电性差、充放电过程中体积变化大、充放电中间产物锂多硫化物在电解液中的溶解导致的活性物质损失等问题,从而导致其低的循环性能和倍率性能。因此,硫正极材料常需要与高电导率的碳材料复合以提高其电化学性能。本文在综述了国内外硫正极材料的研究发展基础上,基于生物质碳具有可持续、环境友好及成本低等优点,提出了研究开发新型生物质碳为硫的载体,用于制备硫/碳复合正极材料。研究了新颖的制备方法,并通过优化相关制备参数,获得了高性能的硫/碳复合正极材料,阐明了复合正极材料电化学性能提高的机理。此外,基于Li2S作为另一种有前途的高容量锂硫电池正极材料,目前还存在合成方法复杂、成本高、循环性能和倍率性能低等问题,提出了 一种高效低成本合成Li2S和高性能纳米Li2S/多孔碳复合正极材料的新方法。研究结果对于高性能锂硫电池正极材料的进一步研究和开发具有积极意义。论文采用了初始具有多孔结构的直链淀粉为碳源,通过多步热解的方法制备了具有大孔中空和微孔多孔壳体的颗粒尺寸约为4-6 μm...

【文章页数】：183 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 锂离子电池发展概要
    1.2 锂离子电池工作原理
    1.3 锂离子电池正极材料
        1.3.1 嵌入式正极材料
        1.3.2 转换式正极材料
    1.4 锂离子电池负极材料
        1.4.1 石墨和硬碳
        1.4.2 钛酸锂负极材料
        1.4.3 转换式负极材料-合金材料(B型)
        1.4.4 转换式负极材料-其它类型(A型)
第二章 锂硫电池正极材料研究进展
    2.1 锂硫电池简介
    2.2 锂硫电池基本知识
    2.3 锂硫电池研究历史
    2.4 锂硫电池遇到的技术瓶颈
        2.4.1 飞梭效应机理
        2.4.2 自放电
    2.5 硫正极材料
        2.5.1 传统硫复合物电极
        2.5.2 硫-碳复合材料
        2.5.3 硫-碳复合方式
        2.5.4 硫-高聚物复合正极材料
    2.6 硫化锂正极材料
        2.6.1 硫化锂正极材料简介
        2.6.2 复合硫化锂正极材料
    2.7 本文的选题背景与研究内容的提出
第三章 实验方法
    3.1 实验原材料、试剂与实验设备
        3.1.1 实验原材料与试剂
        3.1.2 材料和电极制备的仪器设备
        3.1.3 材料形貌结构分析和电化学性能测试设备
    3.2 电极材料制备
        3.2.1 淀粉为碳源的碳及其硫/碳复合材料的制备
        3.2.2 以蔗糖为碳源制备碳及其硫/碳复合材料
        3.2.3 以浒苔为碳源制备碳及其硫/碳复合材料
        3.2.4 Li₂S及Li₂S/碳复合材料的制备
    3.3 材料形貌结构的表征方法
    3.4 电极制备和其电化学性能表征
        3.4.1 电极的制备和电池的组装
        3.4.2 电化学性能测试
第四章 中空多孔碳化淀粉@硫复合正极材料的制备及其电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 碳化淀粉和硫@碳复合材料的结构形貌
    4.3 碳化淀粉@硫复合材料的电化学性能
    4.4 本章小结
第五章 二氧化碳刻蚀碳化蔗糖及其与硫的复合正极材料的电化学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 CO₂刻蚀温度和时间对碳材料结构形貌的影响
    5.3 CO₂刻蚀温度和时间对硫@碳复合材料电化学性能
    5.4 本章小结
第六章 碳化浒苔二氧化碳刻蚀及其与硫的复合正极材料的电化学性能研究
    6.1 引言
    6.2 碳化浒苔的结构与形貌
    6.3 不同温度刻蚀的碳化浒苔/硫复合材料的电化学性能
    6.4 本章小结
第七章 高纯亚微米硫化锂的制备和高性能纳米硫化锂/多孔碳复合正极材料的研究
    7.1 引言
    7.2 Li₂S和Li₂S/C复合材料的结构与形貌
    7.3 Li₂S/C材料的电化学性能
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读博士学位期间发表的学术论文与其它研究成果



本文编号：4053792