開題報(bào)告終極版

報(bào)告(bàogào)人：陳平平

基于(jīyú)碳硫復(fù)合材料在鋰硫電池正極中的研究精品資料錄目緒論(xùlùn)研究(yánjiū)方法與思路研究小結(jié)

改進(jìn)方案研究背景研究意義國(guó)內(nèi)外研究情況研究可行性研究目的與方案精品資料研究(yánjiū)背景鋰硫電池(diànchí)因具有較高的理論比容量，比能量而成為目前最具開發(fā)前景的二次電池(diànchí)體系之一。鋰硫電池高比容量高比能量密度

精品資料01LOREMIPSUMLOREMIPSUM鋰硫電池的優(yōu)勢(shì)(yōushì)和挑戰(zhàn)鋰硫電池(diànchí)環(huán)境友好

成本低

高比能量

2600Whkg-1正極采用硫硫的導(dǎo)電性差

Sx2-的穿梭電極結(jié)構(gòu)變化鋰負(fù)極副反應(yīng)問題鋰負(fù)極的枝晶問題電解液的穩(wěn)定性

研究背景研究背景精品資料研究背景鋰硫電池正極(zhèngjí)反應(yīng)的基本原理Stepi:Stepii::Stepiii:Anode::Cathode:

sidereactionsStepi生成的長(zhǎng)鏈多硫化物易溶電解液造成的“穿梭效應(yīng)”和stepii生成導(dǎo)電性差的終極產(chǎn)物是造成容量(róngliàng)損失的主要原因。精品資料研究(yánjiū)意義鋰離子電池是目前商業(yè)化二次電池中性能最好的電池體系，但由于其主要使用LiFeO4、LiCoO2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等作為正極材料，這些正極材料的理論容量一般不超過300mAh·g-1，難以滿足目前對(duì)于高比能量電池的需求，因此高理論比容量的鋰硫電池正極材料成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)。單質(zhì)硫在常溫下主要以S8的形式存在，在地球中儲(chǔ)量(chǔliànɡ)豐富，具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達(dá)到1672mAh·g-1和2600Wh·kg-1，目前鋰硫電池的實(shí)際能量密度已達(dá)到390Wh·kg-1，預(yù)計(jì)在今后幾年內(nèi)極有可能提高到600Wh·kg-1，被認(rèn)為是現(xiàn)在最具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的鋰二次電池體系之一。參考文獻(xiàn)：J.Am.Chem.Soc.2015,137,12946?12953NanoLett.2015,15,798?802NanoLett.2014,14,4821?4827Adv.Funct.Mater.2015,25,287–297Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,3591–3595

……精品資料由于電池正極體積膨脹、單質(zhì)硫及其不溶性產(chǎn)物L(fēng)i2S2和Li2S導(dǎo)電性低、多硫化物穿梭嚴(yán)重導(dǎo)致縮短電池壽命，成為目前重點(diǎn)解決的問題。目前研究通過將活性物質(zhì)硫與多孔碳、納米(nàmǐ)碳纖維（CNF）、多壁碳納米(nàmǐ)管（MWCNTs）、石墨烯、導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物等具有特定結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料制備硫基復(fù)合正極材料，可以顯著改善鋰硫電池的循環(huán)性能和倍率性能。

材料優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)多孔碳材料導(dǎo)電性良好，便宜，載硫量高物理吸附，非極性不能很好抑制極性多硫化物金屬氧化物通過化學(xué)鍵抑制多硫化物導(dǎo)電性差導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電聚合物的骨架結(jié)構(gòu)可為硫正極提供很好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)吸附多硫離子作用極其有限石墨烯導(dǎo)電性好，載硫量高，豐富功能基團(tuán)抑制多硫化物石墨烯不能大量生產(chǎn)國(guó)內(nèi)外研究(yánjiū)情況精品資料微孔(wēikǒnɡ)碳材料guo,etal.

J.Am.Chem.Soc.2012,134,18510?18513W.Zhangetal.ElectrochimicaActa87(2013)497–502優(yōu)勢(shì)：在充放電過程(guòchéng)中能夠保持極高的庫(kù)倫效率以及長(zhǎng)周期的循環(huán)穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：載硫量低硫含量較低(40%)，電子離子傳輸通道受限

孔徑：2-0.5nm國(guó)內(nèi)外的研究情況精品資料介孔碳材料(cáiliào)國(guó)內(nèi)外的研究(yánjiū)情況國(guó)內(nèi)外的研究情況Nazer,etal.NatureMaterials，2009，8(6):500-506．介孔儲(chǔ)硫的主要優(yōu)勢(shì)在于其可以明顯提高硫的負(fù)載量及擁有發(fā)達(dá)的離子通道，對(duì)發(fā)揮鋰硫電池高能量密度的優(yōu)勢(shì)。CuiwenLi,etal．ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2013，5(6):2208-2213．精品資料多孔碳材料(cáiliào)國(guó)內(nèi)外的研究情況XiaogangZhangetal，ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2014，6(1):194-199．多孔材料：優(yōu)點(diǎn)：微孔、介孔、大孔相互貫通，微孔提供電化學(xué)反應(yīng)界面,維持容量、介孔提供擴(kuò)散通道、有利于提高初始容量，大孔提供活性反應(yīng)物儲(chǔ)存空間(kōngjiān)，則有望實(shí)現(xiàn)硫在多孔碳上的進(jìn)一步高效利用。缺點(diǎn)：緊靠物理抑制多硫化物溶解穿梭有限。

Liangetal,Chem.Mater.,Vol.21,No.19,2009S:84wt%58.8wt%O.5C精品資料氮摻雜(chānzá)碳硫復(fù)合材料國(guó)內(nèi)外的研究情況

DonghaiWang，etal，Adv.Funct.Mater.2014,24,1243–1250DonghaiWangetal,Angew.Chem.2015,127,1–6驗(yàn)證了含氮官能團(tuán)的引入能夠(nénggòu)有化學(xué)效束縛多硫化物的遷移DonghuiLongetal,ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2013，5(12):5630-5638．前驅(qū)體：三聚氰胺、酚醛樹脂,致孔劑：si02精品資料多孔碳雜化材料(cáiliào)國(guó)內(nèi)外的研究情況QiangZhangetal,Adv.Funct.Mater.2014,24,2772–2781多孔炭具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)和大的比表面積。讓其與不同種類(zhǒnglèi)基體材料的高效雜化，充分發(fā)揮多孔碳質(zhì)材料在鋰硫電池的優(yōu)勢(shì)。其他體系，石墨烯-介孔碳復(fù)合材料、石墨烯-多孔炭、碳納米管-微孔炭、石墨烯-納米纖維、金屬氧化物-多孔碳纖維等通過碳結(jié)構(gòu)雜化進(jìn)一步提升其對(duì)穿梭效應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)硫材料的高效利用。精品資料

研究方法與思路研究(yánjiū)目的尋找簡(jiǎn)單、便宜摻雜型多孔碳材料作為碳硫復(fù)合基體

在保證硫含量同時(shí)提高鋰硫電池正極的循環(huán)壽命和倍率性能精品資料

vigorousstirringevaporation600-900℃dopedcarbonremovaloftemplates實(shí)驗(yàn)(shíyàn)方案研究方法與思路1、基體制備精品資料材料的比表面積與孔徑分布(fēnbù)分析材料的物相分析材料(cáiliào)的形貌分析材料的熱重分析2、基體物理表征研究方法與思路精品資料

SEM精品資料可行性探究(tànjiū)研究(yánji