网站大量收购闲置独家精品文档,联系QQ:2885784924

多功能硫正极的合理结构设计及其电化学性能研究.pdf

多功能硫正极的合理结构设计及其电化学性能研究.pdf

  1. 1、本文档共84页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多

摘要

伴随着工业革命数百年以来对化石能源的大规模开发利用,人类正面临着严重的

环境和资源危机。风能、光伏、潮汐能等众多清洁能源不仅总量丰富,而且低碳环保,

可再生,未来发展潜力巨大。但如何实现上述能源的高效、稳定输出是一个重大挑战。

二次电池,作为一种电化学储能系统,具备稳定可靠的长时工作机制,有望在其中扮

演着“削峰填谷”的重要角色,从而实现以上清洁能源的稳定供给。因此大力发展环

境友好且高性能的电化学储能器件迫在眉睫。在各种二次电池储能体系中,基于多电

子转化反应机理的锂硫电池(LSB),具备“更快”(充放电速度)、“更高”(能

量密度)、“更强”(安全性)的发展潜力。尤其是LSB的理论比容量为1675mAhg-1,

对应的能量密度高达2600Whkg-1,远高于目前商用的普通锂离子电池。除此之外,

硫单质还具有价格低廉、来源广泛以及环境友好等优点。因此,LSB是极具应用前景

的下一代储能系统之一。

然而,目前在LSB商业应用道路上还面临一些亟待攻克的难题,特别是正极侧硫

单质与放电终产物硫化锂(LiS)导电性差、硫物种在充放电过程体积变化大、中间

2

产物多硫化锂(LiPSs)易溶于普通有机电解液等系列问题使得硫物种反应动力学迟滞、

电极表界面脆弱以及穿梭效应严重,这极大限制了LSB的能量密度和循环寿命。针对

上述关键科学问题,本论文结合结构设计、界面调控和组分优化等策略,设计、制备

了一系列兼具高催化活性和强电化学界面稳定性的硫正极宿主材料并系统研究了其电

化学性能。本论文的具体研究工作如下:

(1)创新性地将轻质g-CN薄膜和由聚(3,4-亚乙基二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸)

34

组成的导电高分子(CP)有机地集成在柔性碳纤维骨架(CP/g-CN@CC)上,得到

34

了一例具有连续催化层和双导电基底的自支撑硫正极载体。在CP/g-CN@CC杂化结

34

构中,高度连续的2Dg-CN薄膜通过N-Li键的作用,以“点对面”的方式实现了对

34

LiPSs的充分捕捉和高效催化。另外,高导电性的CC基底和外层CP为硫正极的快速

界面反应提供了一个全方位的导电网络;独特的“三明治状”结构设计可以将LiPSs

充分“锁定”在CC基底中,并优化其吸附、催化、转化机制。因此,在高硫负载(4.7

mgcm-2)下,即使组装成软包电池,仍能获得良好的电化学性能。该工作为柔性硫正

极材料提供了一种新的制备策略,也为可折叠LSB的实际应用提供了更多可能性。

(2)为了进一步改善锂离子在高硫面载量下的扩散速率,基于具有天然离子扩散

通道的NbO,以柔性碳布(CC)为基底构建了一例自分支状NbO纳米阵列(NBCC)。

2525

其中,独特的“室柱式”晶体结构赋予了NbO天然的离子扩散通道,并使其作为“电

25

子-离子源”作用于LiPSs。此外,自分支纳米阵列之间的额外空间不仅有利于电解液

的渗透,而且增强了其对锂化过程中硫物种体积膨胀的耐受性。最重要的是,NbO

25

对LiPSs表现出大小适中的化学亲和力,既能有效锚定LiPSs,使其限定在硫正极一

侧,又能充当电催化剂加快LiPSs氧化还原反应的动力学、降低电化学极化。最终,

-1

自支撑的S@NBCC在0.1C下表现

文档评论(0)

论文资源 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档