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稀土硫属化合物合成及电化学性能研究

作　者: 张弢
导　师: 王进贤
学　校: 长春理工大学
专　业: 无机化学
关键词: 锂硫电池 稀土硫化物 静电纺丝法 水热法 纳米材料
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


锂硫电池具有成本低、容量高、低污染等特点,是一种具有良好前景的锂离子二次电池。但锂硫电池目前仍具有导电率低,循环性能差等缺点,需要通过进一步研究以提高锂硫电池性能。稀土元素具有特殊的4f电子结构,使稀土化合物在声、光、电、磁、热和催化等方面都有广泛的应用。稀土硫属化合物有着独特的物理和化学性质。稀土硫属化合物具有通过自掺杂在金属导体与绝缘体间转变的能力,以及较高的电导率,可以提高锂硫电池中硫电极的导电性能。同时,稀土硫化物与硫具有良好的相容性,可以更好地提升锂硫电池的循环性能。本文通过采用静电纺丝法制备了Y2O2S纳米纤维,水热法制备出Y2O2S纳米棒,高温固相法制备出YS颗粒等材料,以稀土硫化物作为电极材料,将稀土与锂硫电池有机的结合。通过XRD分析和SEM分析对样品形貌进行表征,再将样品作为电极材料进行电池组装,通过充放电测试、循环伏安测试、交流阻抗测试等一系列电化学实验对样品进行电化学性能分析。对锂硫电池中的硫电极进行改性,以达到改善锂硫电池在工作过程中导电率低,循环性能差等缺点的目的。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 锂硫电池的工作机理  10-11
  1.3 硫电极改性  11-14
    1.3.1 复合硫电极  11-14
  1.4 硫电极  14
  1.5 导电剂  14-15
  1.6 粘合剂  15-16
  1.7 电解液对硫正极的影响  16-18
    1.7.1 液体电解质  16-17
    1.7.2 液相离子基质电解液  17-18
    1.7.3 固态电解质  18
  1.8 稀土硫属化物合成方法  18-20
    1.8.1 稀土硫化物  18-19
    1.8.2 稀土硫氧化物  19-20
  1.9 研究目的及意义  20-21
第二章 实验试剂与仪器及研究方法  21-25
  2.1 实验试剂  21-22
  2.2 实验设备与仪器  22
  2.3 材料测试  22
    2.3.1 X射线衍射(XRD)分析  22
    2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)  22
  2.4 电池组装  22-23
    2.4.1 电极制备  22-23
    2.4.2 组装电池  23
  2.5 电化学性能测试  23-24
    2.5.1 交流阻抗(EIS)分析  23
    2.5.2 循环伏安(CV)测试  23-24
    2.5.3 充放电性能测试  24
  2.6 相关计算  24-25
    2.6.1 循环伏安法计算锂离子的传导率  24
    2.6.2 交流阻抗法计算锂离子传导率  24-25
第三章 静电纺丝法制备Y_2O_2S纳米纤维及其电化学性能研究  25-33
  3.1 引言  25
  3.2 实验部分  25-26
  3.3 结果与讨论  26-32
    3.3.1 XRD分析  26-27
    3.3.2 SEM分析  27-29
    3.3.4 电化学性能分析  29-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 水热法制备Y_2O_2S纳米棒及其电化学性能研究  33-40
  4.1 实验部分  33-34
  4.2 结果与讨论  34-39
    4.2.1 XRD分析  34-35
    4.2.2 SEM分析  35-36
    4.2.4 电化学性能分析  36-39
  4.3 本章小结  39-40
第五章 溶胶-凝胶法制备YS及其电化学性能研究  40-47
  5.1 实验部分  40-41
  5.2 结果与讨论  41-45
    5.2.1 XRD分析  41
    5.2.2 SEM分析  41-42
    5.2.3 电化学性能分析  42-45
  5.3 本章小结  45-47
第六章 Co-Ni-S复合材料合成及电化学性能研究  47-53
  6.1 Co-Ni-S复合物的制备及表征  47-48
    6.1.1 实验部分  47
    6.1.2 结果与讨论  47-48
    6.1.3 小结  48
  6.2 CoNi_2S_4的制备及表征  48-50
    6.2.1 实验部分  48-49
    6.2.2 结果与讨论  49-50
    6.2.3 小结  50
  6.4 其他Co-Ni-S复合物  50-51
    6.4.1 实验部分  50
    6.4.2 结果与讨论  50-51
    6.4.3 小结  51
  6.5 电化学性能测试  51-52
    6.5.1 首次充放电测试  51-52
    6.5.5 小结  52
  6.6 本章小结  52-53
结论  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-58

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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