钴基催化材料功能化隔膜调控锂硫电池电化学性能研究

发布时间：2025-05-07 00:19

　　随着化石燃料的过度消耗和枯竭,新能源存储技术的开发得到了极大地关注。锂离子电池作为重要的储能设备,由于其能量密度高、自放电低和循环性能稳定好等优点,目前已经广泛应用在航空航天、电动汽车及便携式电子产品等领域。然而,随着人类对生活品质的要求逐渐提高,锂离子电池已经不能满足人类对新能源汽车续航里程及能量密度的高需求。因此,开发高性价比、高能量密度、长循环寿命以及更加安全的新型电池体系显得十分迫切。锂硫电池（Li-S）中硫的价格低廉、储量丰富及环境友好,且具有高的理论比容量(1675 mAh g^-1)和理论比能量(2600 Wh g^-1),使其成为最具潜力的下一代动力电池。但是,目前尚未实际应用的Li-S电池体系存在硫单质及产物Li₂S的导电性差、中间体多硫化锂的穿梭效应、体积膨胀及负极锂枝晶引起的安全隐患等问题亟待解决。多硫化锂的穿梭效应是造成Li-S电池容量衰减的关键因素。为了解决穿梭效应难题,研究者们分别从正极材料的设计,负极锂的保护,新型电解质的设计以及新型电池结构设计等方面展开研究。针对多硫化锂中间体极易脱离阴极,溶解...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2制备r GO/S的流程图

石墨烯优良的导电性和柔韧性为锂硫电池提供了良好的导电骨架,此外碳-硫间存在的物理吸附性对多硫化物有一定的限制性,因此被广泛应用于锂硫电池正极硫的宿主材料[34,35]。此外,碳-硫间存在的物理吸附性对多硫化物有一定的限制性。Nazar小组[36]通过一步法,成功制备石墨烯/硫复合....

图1-3 S-CNTs@CNT复合材料及性能图

碳纳米管也被广泛用作物理固硫材料。例如CNT已广泛用于高倍率的硫/碳复合阴极,图1-3所示。Jin等人[39]通过在阳极氧化铝模板上采用气相沉积制备大CNT封装小CNT/S复合物。由于大CNT的高导电性,使得S-CNT/CNT电极在1C,2C和5C下,150次循环中具有约1....

图1-4多孔碳与硫相互作用的示意图

Jung等人[40]制备了一种分层的多孔碳结构,其中中孔和大孔被外部微孔包围。硫主要渗透到内部中孔和大孔中,而外部微孔则保持空旷,从而成为阻止长链多硫化锂向外溶解的屏障。在此系统设计的基础上,硫电极首次放电比容量高达1412mAhg-1,硫电极在500次循环后容量保持率高达7....

图1-5 PCNF/A550碳基质的TEM和HRTEM图像

Xu等人[42]通过静电纺丝技术制备了具有中空石墨化多孔碳纳米纤维/硫复合材料(PCNF/S),并在最佳活化温度下制备了PCNF/A550(活化温度)/S复合材料。PCNF/A550/S电极在71wt%的硫含量下,具有945mAhg-1初始放电容量。PCNF/A550复合材....

本文编号：4043311