本文主要研究内容
作者陈跃（2019）在《一维纳米纤维材料的制备及其在锂硫电池正极材料中的应用》一文中研究指出：传统锂离子电池的能量密度较低,难以满足当前功能性更强的智能电子产品、高续航纯电动汽车和无人机等的需求,而基于多电子氧化还原反应的锂硫电池具有高达1675 mAh g-1的理论比容量和2600 Wh kg-1的理论比能量,因此有望替代现有的锂离子电池系统被广泛使用。此外,单质硫还具有廉价易得、环境友好、地壳含量丰富以及安全无毒等优点。然而作为电极材料,单质硫及其放电后的最终产物Li2S2/Li2S的导电性差、中间产物多硫化锂在电解液中的溶解以及放电过程中高达80%的体积膨胀,导致锂硫电池中硫的利用率低、容量衰减迅速、倍率性能差,上述不利情况使得锂硫电池的商业化应用之路困难重重。为了解决上述难题,研究人员发现将碳材料作为活性物质的载体,可以极大改善锂硫电池各方面的性能。其中,利用静电纺丝技术制备的一维多孔碳纳米纤维材料因其良好的导电性、优异的柔韧性和机械性以及自支撑等特点,在制备高性能锂硫电池方面展现了巨大的应用前景。目前为数不多的文献中仅仅探讨了一维纳米纤维的孔效应对锂硫电池电化学性能的影响,但是并未对改善原因及其中的机理展开具体研究。此外,利用传统的方法制备多孔纤维的流程繁琐,并且涉及到危险化学试剂例如氢氟酸的使用,使得该类材料不易实现批量化生产。本论文利用简单的静电纺丝技术成功制备了一维碳纳米纤维材料,并通过调控制备条件得到了不同直径和不同表面性质的碳纳米纤维。接着分别研究了直径大小和表面改性对碳纳米纤维材料作为锂硫电池正极的电化学行为的影响,并详细研究了其不同的反应机理,这对改善锂硫电池的电化学性能具有重要的理论和实践意义。本论文的具体工作如下:（1）利用静电纺丝技术制备了不同直径的一维多孔碳纳米纤维作为活性物质Li2S6的载体材料:研究发现,具有特定直径的一维碳纳米纤维（本文中为200 nm,即CNFs-2）具有优异的电子转移速率,其能促进硫化物在纤维表面的结晶成核,进而在电极表面形成硫化物薄膜限制多硫化物的溶解并缓解多硫化物的穿梭效应。此外,硫化物在表面的成膜性质避免了多硫化物的团聚提高了活性物质的利用率。CNFs-2作为锂硫电池正极基底材料的电化学测试结果为:在1 C电流密度下循环1000圈,容量保持在532.6 mAh g-1,容量衰减率仅为0.023%。当增大硫的负载量至12.2 mg cm-2时,能够实现9.5 mAh cm-2的面积比容量。（2）利用静电纺丝技术制备Co9S8（15%）+CNFs复合正极基底材料:碳纤维组成的相互交错的三维网状结构有利于电子的高效传递,表面修饰的Co9S8纳米颗粒能有效吸附多硫化物抑制其溶解并且能进一步催化促进多硫化物的氧化还原反应。将表面修饰15%Co9S8纳米颗粒的CNFs复合材料用作锂硫电池正极基底材料测试其性能,在1 C的电流密度下循环600圈,每圈的容量衰减率仅为0.026%。综上所述,本论文详细研究了不同直径碳纳米纤维和不同表面修饰情况的一维碳纳米纤维作为活性物质Li2S6载体的电化学性能和反应动力学。实验结果表明,直径为200 nm的碳纤维构成的碳膜和表面修饰15%Co9S8的复合材料可以有效提高单质硫的利用率,为实现高容量、长循环锂硫电池的商业化应用提供了新可能。
Abstract
chuan tong li li zi dian chi de neng liang mi du jiao di ,nan yi man zu dang qian gong neng xing geng jiang de zhi neng dian zi chan pin 、gao xu hang chun dian dong qi che he mo ren ji deng de xu qiu ,er ji yu duo dian zi yang hua hai yuan fan ying de li liu dian chi ju you gao da 1675 mAh g-1de li lun bi rong liang he 2600 Wh kg-1de li lun bi neng liang ,yin ci you wang ti dai xian you de li li zi dian chi ji tong bei an fan shi yong 。ci wai ,chan zhi liu hai ju you lian jia yi de 、huan jing you hao 、de ke han liang feng fu yi ji an quan mo du deng you dian 。ran er zuo wei dian ji cai liao ,chan zhi liu ji ji fang dian hou de zui zhong chan wu Li2S2/Li2Sde dao dian xing cha 、zhong jian chan wu duo liu hua li zai dian jie ye zhong de rong jie yi ji fang dian guo cheng zhong gao da 80%de ti ji peng zhang ,dao zhi li liu dian chi zhong liu de li yong lv di 、rong liang cui jian xun su 、bei lv xing neng cha ,shang shu bu li qing kuang shi de li liu dian chi de shang ye hua ying yong zhi lu kun nan chong chong 。wei le jie jue shang shu nan ti ,yan jiu ren yuan fa xian jiang tan cai liao zuo wei huo xing wu zhi de zai ti ,ke yi ji da gai shan li liu dian chi ge fang mian de xing neng 。ji zhong ,li yong jing dian fang si ji shu zhi bei de yi wei duo kong tan na mi qian wei cai liao yin ji liang hao de dao dian xing 、you yi de rou ren xing he ji xie xing yi ji zi zhi cheng deng te dian ,zai zhi bei gao xing neng li liu dian chi fang mian zhan xian le ju da de ying yong qian jing 。mu qian wei shu bu duo de wen suo zhong jin jin tan tao le yi wei na mi qian wei de kong xiao ying dui li liu dian chi dian hua xue xing neng de ying xiang ,dan shi bing wei dui gai shan yuan yin ji ji zhong de ji li zhan kai ju ti yan jiu 。ci wai ,li yong chuan tong de fang fa zhi bei duo kong qian wei de liu cheng fan suo ,bing ju she ji dao wei xian hua xue shi ji li ru qing fu suan de shi yong ,shi de gai lei cai liao bu yi shi xian pi liang hua sheng chan 。ben lun wen li yong jian chan de jing dian fang si ji shu cheng gong zhi bei le yi wei tan na mi qian wei cai liao ,bing tong guo diao kong zhi bei tiao jian de dao le bu tong zhi jing he bu tong biao mian xing zhi de tan na mi qian wei 。jie zhao fen bie yan jiu le zhi jing da xiao he biao mian gai xing dui tan na mi qian wei cai liao zuo wei li liu dian chi zheng ji de dian hua xue hang wei de ying xiang ,bing xiang xi yan jiu le ji bu tong de fan ying ji li ,zhe dui gai shan li liu dian chi de dian hua xue xing neng ju you chong yao de li lun he shi jian yi yi 。ben lun wen de ju ti gong zuo ru xia :（1）li yong jing dian fang si ji shu zhi bei le bu tong zhi jing de yi wei duo kong tan na mi qian wei zuo wei huo xing wu zhi Li2S6de zai ti cai liao :yan jiu fa xian ,ju you te ding zhi jing de yi wei tan na mi qian wei （ben wen zhong wei 200 nm,ji CNFs-2）ju you you yi de dian zi zhuai yi su lv ,ji neng cu jin liu hua wu zai qian wei biao mian de jie jing cheng he ,jin er zai dian ji biao mian xing cheng liu hua wu bao mo xian zhi duo liu hua wu de rong jie bing huan jie duo liu hua wu de chuan suo xiao ying 。ci wai ,liu hua wu zai biao mian de cheng mo xing zhi bi mian le duo liu hua wu de tuan ju di gao le huo xing wu zhi de li yong lv 。CNFs-2zuo wei li liu dian chi zheng ji ji de cai liao de dian hua xue ce shi jie guo wei :zai 1 Cdian liu mi du xia xun huan 1000juan ,rong liang bao chi zai 532.6 mAh g-1,rong liang cui jian lv jin wei 0.023%。dang zeng da liu de fu zai liang zhi 12.2 mg cm-2shi ,neng gou shi xian 9.5 mAh cm-2de mian ji bi rong liang 。（2）li yong jing dian fang si ji shu zhi bei Co9S8（15%）+CNFsfu ge zheng ji ji de cai liao :tan qian wei zu cheng de xiang hu jiao cuo de san wei wang zhuang jie gou you li yu dian zi de gao xiao chuan di ,biao mian xiu shi de Co9S8na mi ke li neng you xiao xi fu duo liu hua wu yi zhi ji rong jie bing ju neng jin yi bu cui hua cu jin duo liu hua wu de yang hua hai yuan fan ying 。jiang biao mian xiu shi 15%Co9S8na mi ke li de CNFsfu ge cai liao yong zuo li liu dian chi zheng ji ji de cai liao ce shi ji xing neng ,zai 1 Cde dian liu mi du xia xun huan 600juan ,mei juan de rong liang cui jian lv jin wei 0.026%。zeng shang suo shu ,ben lun wen xiang xi yan jiu le bu tong zhi jing tan na mi qian wei he bu tong biao mian xiu shi qing kuang de yi wei tan na mi qian wei zuo wei huo xing wu zhi Li2S6zai ti de dian hua xue xing neng he fan ying dong li xue 。shi yan jie guo biao ming ,zhi jing wei 200 nmde tan qian wei gou cheng de tan mo he biao mian xiu shi 15%Co9S8de fu ge cai liao ke yi you xiao di gao chan zhi liu de li yong lv ,wei shi xian gao rong liang 、chang xun huan li liu dian chi de shang ye hua ying yong di gong le xin ke neng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西南大学的陈跃，发表于刊物西南大学2019-09-24论文，是一篇关于锂硫电池论文,多硫化物论文,静电纺丝技术论文,一维纳米纤维材料论文,西南大学2019-09-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西南大学2019-09-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：锂硫电池论文; 多硫化物论文; 静电纺丝技术论文; 一维纳米纤维材料论文; 西南大学2019-09-24论文;