纳米氧化镁掺杂蟹壳基分级多孔炭在锂硫电池中的应用研究

发布时间：2025-07-26 15:19

　　电子产品和电动汽车的迅速发展唤起了人们对于高比能量、高循环稳定性二次电池的需求,锂硫电池由于其五倍于锂离子电池的高比能量(2800WhL-1)而受到广泛关注。但由于正极硫的绝缘性和锂硫电池的溶解-沉积反应机制,存在正极活性物质利用率低、循环不稳定的问题,制约着其商业化发展。因此,本文拟通过设计制备原位合成的纳米氧化镁掺杂蟹壳基分级多孔炭(n-MgO@CSHPC),在高效固定多硫化物的同时,保证多硫化物与导电结构的良好接触,实现多硫化物吸附和再利用的平衡,提高活性物质的利用率,改善锂硫电池的电化学性能。首先凭借蟹壳的组成和结构的优势设计制备了具有良好孔径结构、微孔孔容、高比表面积和杂原子掺杂的分级孔炭材料。并以掺杂的杂原子固定镁源,在炭孔中成功原位负载了纳米氧化镁。结构表征证明,氧化镁粒径分布均匀、在炭材料中分散性好。开发了负载氧化镁炭材料的可控制备方法。其次,将纳米氧化镁掺杂蟹壳基分级多孔炭材料载硫制备炭硫复合材料,将其用于锂硫电池正极,通过电化学性能测试证明,改性正极电池对正极活性物质的有效利用和固定作用,保障了长循环中的循环稳定性。5%纳米氧化镁掺杂蟹壳基分级多孔炭/硫复合正极在0....

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?（ａ）Ｌｉ－Ｓ电池工作原理示意图；（ｂ）Ｌｉ－Ｓ电池锂化／脱锂电压分布图??Ｆｉｇ．?１－１?（ａ）Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?ａ?Ｌｉ－Ｓ?ｂａｔｔｅｒｙ，??（ｂ）ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ／ｄｅｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｐｒｏｆｉｌｅｓ?ｆｏｒ?Ｌｉ－Ｓ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．??１．２．２锂硫电池的关键问题??

到Ｌｉ２Ｓ的固－固还原。在随后的充电??（脱锂）过程中，ＬｂＳ通过形成ＬＰＳｓ可逆地转化为元素硫，涉及？２．４?Ｖ的单充??电平台。这种独特的电化学反应赋予锂硫电池高比容量达ＭＴＺｍＡｈｇ－１，能量密??度为?２５６７?Ｗｈ?ｋｇ－１。??ａ?＇?＇?Ｉ?ｂ?？＿??？，ｃｐａｒ....

图３－５?（ａ）?６５０°Ｃ，?（ｂ）７５０°Ｃ，?（ｃ）８５０°Ｃ下煅烧的蟹壳基分级多孔炭的表面形貌与元素分布图??Ｆｉｇ．?３－５?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ａｎｄ?ｍａｇｎｅｓｉｕｍ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｏｆ?ｏｆ?ｃｒａｂ?ｓｈｅｌｌ－ｂａｓｅｄ?ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ｐｏｒｏｕｓ??ｃａｒｂｏｎ?ｃａｌｃｉｎｅｄ?ａｔ（ａ）?６５０〇Ｃ，?（ｂ）７５０〇Ｃ，?（ｃ）８５０〇Ｃ??对制备的炭材料进行ＥＤＳ分?

池反应过程中的??体积膨胀。当用于隔膜涂层中时，这种孔径结构对控制多硫穿梭起到物理限域的??作用，引导硫化锂的均匀沉积，有助于实现循环后活性物质的再分布，其骨架结??构避免了循环过程中体积膨胀。??３．１．１．２蟹壳基分级多孔炭材料的元素分析??电子腦?１?ＯＫａｌ?ＮＫ？１?２....

图３－６不同温度下煅烧的蟹壳基分级多孔炭对多硫化物吸附前后（ａ）照片，（ｂ）紫外光谱图??（其中，ＡＬｉ２Ｓ６，?Ｂ?６５０°Ｃ＋Ｌｉ２Ｓ６，Ｂ７５（ＴＣ＋Ｌｉ２Ｓ６，Ｂ?８５０°Ｃ＋Ｌｉ２Ｓ６）??

?第三章结果与讨论???子的键合，因此不宜选择煅烧温度过高的炭。??３．１．２蟹壳基分级多孔炭材料及纳米氧化镁对多硫化物的吸附研究??＇?３００?４ｍ?５００?６＜ＫＩ??Ｗａｖｅｋ＞ｉｉ｝＞ｌｈ（ｎｉｎ）??图３－６不同温度下煅烧的蟹壳基分级多孔炭对多硫化物吸附前后（ａ）照片，....

图３－７纳米氧化镁对多硫化物吸附前后（ａ）照片；（ｂ）紫外光谱图??

?北京化工大学硕士学位论文???⑷?Ａ?（ｂ）４ｐ＾?￣??—？?Ｌ．２Ｓ，??，?＼??ｎ－ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｓｆｃ??Ｉ?＇?Ｉ??ｋ．?２?＼?＼??＇?Ｖ、＇，??亡、一＇ｉ?ｊ?＇＇—、、－??＾?３００?＿?５＜Ｋ？?６（Ｍ？??ＷＳ＾?ｎ－ＭｐＪ＋Ｌｌ２Ｓ６?Ｗａｖｅｌ....

本文编号：4058666