毕业答辩lisn电池

1、论文题目论文题目论论Li/S-N电池设计及电化学性能电池设计及电化学性能姓名姓名： 专业：专业：导师：导师：目录目录研研 究究 背背 景景研研 究究 内内 容容 结果与讨论结果与讨论总结总结致谢致谢123451.研研 究究 背背 景景Small electronic devicesand small batteriesHigher energy densityHigher safetyEnvironmentally friendly缺缺 点点(1)绝缘性绝缘性(2)容量衰减快容量衰减快(3)体积会发生变体积会发生变化化优优 点点(1)价格低廉价格低廉 (2)比容量高比容量高(3) 环境友好环境

2、友好(4) 安全性好安全性好单质硫负极材料单质硫负极材料1.研研 究究 背背 景景1.研究背景研究背景 Kavan根据活性根据活性碳对单质硫的强碳对单质硫的强吸附作用，合成吸附作用，合成硫硫/ /碳复合材料碳复合材料第第1次的放电容次的放电容量约为量约为175mAhg。仍是未来。仍是未来研究的方向。研究的方向。等等 通过热处理，通过热处理，将石墨烯纳米片将石墨烯纳米片层与硫直接复合层与硫直接复合制备硫制备硫/ /石墨烯石墨烯负极材料。但其负极材料。但其循环性能很差。循环性能很差。Liu等利用改变氮等利用改变氮含量，控制掺氮含量，控制掺氮碳纳米管形貌和碳纳米管形貌和结构。发现能促结构。发现能促进

3、纳米颗粒的均进纳米颗粒的均匀分布，说明氮匀分布，说明氮掺杂有助于硫负掺杂有助于硫负极材料的改性极材料的改性S/Glucose负极材料S、S/N负极材料S/NC负极材料合 成合 成 L i - S - NL i - S - N 负 极 材 料负 极 材 料2.2.研研 究究 内内 容容固相加热法微波法水热法硫 脲三聚氰胺n硫脲n三聚氰胺=1:1充分研磨1h混合均匀箱式电阻炉自然冷却研磨30min150 6hS-N、S负极材料2.研研 究究 内内 容容固相加热法合成硫固相加热法合成硫（S）、S/N负极材料负极材料300 3h碳封微波固相法合成了微波固相法合成了S/Glucose负极复合材料负极复合

4、材料葡 萄 糖三聚氰胺M葡萄糖：M硫脲=1:1充分研磨1h均匀混合微 波 炉自然冷却研磨30min10minS/Glucose负极材料碳封 硫掺氮活性炭负极复合材料硫掺氮活性炭负极复合材料反应机理为：反应机理为： Na2S2O3+2HCI=2NaCI+SO2+S+H2OS/NC负极材料 60mL去离子水100mL烧杯混合均匀磁力搅拌器30min掺氮活性炭溶液硫代硫酸钠S/NC材料 溶液 M新生成硫：M活性炭=3:71mol/mL稀盐酸（HCl）超声仪器超声4次 每次/30min恒温箱水浴3h1g抗坏血酸80冷却静置真空抽滤泵 干燥12h40掺氮活性炭复合负极材料 硫掺氮活性炭负极复合材料硫掺氮

5、活性炭负极复合材料过滤3.结结 果果 与与 讨讨 论论4000350030002500200015001000500-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.8Transmittance %Wavenumber(cm-1)(1400)(1622)(1660)(3127)图3-2 硫负极材料的红外光谱图从图3-2可以看出1622cm-1、1660cm-1吸收峰为S-S键伸缩振动峰。 10203040506070010002000300040005000Intensity (cps.)2 ()图3-1 硫负极材料的XRD谱图由图3-1可以看出单质质S呈现出多个尖锐衍射峰,其中最强

6、的衍射峰位于，表明单质硫是一种结晶性较好的晶体。3.1 S负极材料的性能研究 N-H3.结结 果果 与与 讨讨 论论由图可以看出，单质硫负极材料首周放电比容量为197mAh/g，循环30周后放电比容量仅7mAh/g。结果表明：S负极材料衰减严重。图3-3为硫负极电化学性能图3.1 S负极材料的性能研究3.结结 果果 与与 讨讨 论论S、S/N、S/Glucose、S/NC负极材料负极材料的性能研究的性能研究图3-6 合成不同负极材料的电化学性图（电压范围：）材料种类材料种类 0.1C0.1C倍倍率率首周放电首周放电比容量（比容量（mAh/gmAh/g） 0.1C0.1C倍率倍率3030周放电比

7、容周放电比容量量（mAh/gmAh/g） S 197 7 S/N 1580 314 S/Glucose 1032 348S/NC 1570 7583.2 S负极材料的改性研究10203040506070(a) S(b) S/N(c) S/Glucose(d) S/NCIntensity (a.u.)Commander(a)(b)(c)(d)图3-4改性材料的XRD图谱4000300020001000-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.2 S/N S/Glucose S/NC STransmittance %Wavenumber (cm-1)(1629)(3126)(810)

8、(883)(1402)(1636)(1255)(1323)(1564)(1617)图3-5为S、 S/N、S/Glucose、S/CN负极材料红外谱图由图3-4 可以看出S/NC负极材料衍射峰最弱。结果表明：单质硫更均匀的分散掺氮活性炭孔内，形成非晶态。由图3-5 看出S/NC复合材料在883cm-1、3126cm-1、1402cm-1吸收峰为N-H伸缩振动峰在1323cm-1吸收峰为C-N振动峰、1564cm-1吸收峰为S-S振动峰，结果表明材料中硫成功填充到掺氮活性炭材料中，从而提高了硫的利用率。3.结结 果果 与与 讨讨 论论硫硫/ /掺氮活性炭负极材料掺氮活性炭负极材料的性能研究的性能

9、研究02004006008001000120014000.00.51.01.52.02.53.03.54.0Potential (VvsLi+/Li)Specific Capacity (mAh/g)图3-7 S/NC材料的充放电图图3-8 S/NC材料的循环伏安图图3-2可知，在附近出现较短的放电平台，充电曲附近出现充电平台。初次放电比容量达1387mAh/g。图3-3可得，S/NC负极材料在处有一个氧化峰，处有一个还原峰。0.00.51.01.52.02.53.03.5-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.6Current (mA)Potential (Vv

10、sLi+/Li)(2.48V)(1.54V)3.结结 果果 与与 讨讨 论论S S、S/NS/N、S/N-CS/N-C、硫、硫/ /掺氮活性炭负极材料掺氮活性炭负极材料的性能研的性能研究究图3-9 为S、S/N、S/Glucose和S/N-GO负极材料的电极交流阻抗图由图3-3交流阻抗谱图可知，S/NC材料的电化学阻抗最小，反应活性最高。020406080100120140160180050100150200250 S/NC S/NGlucose S/N SZ ( )Z ()固相加热法微波法水热法（1）单质硫负极材料首次放电比容量为197mAh/g，循环30周后保持在78mAh/g。S/N负极材料，通过氮掺杂有助于提高材料的电子导电率。4. 总总 结结（2）S/Glucose复合材料，研究结果表明，氮掺杂碳促进硫在负极材料中的均匀分布，提高了电极的电化学性能。（3）S/NC负极材料具有良好循环稳定性。由于多孔结构能