开题报告终极版

报告(bàogào)人：陈平平

基于(jīyú)碳硫复合材料在锂硫电池正极中的研究精品资料录目绪论(xùlùn)研究(yánjiū)方法与思路研究小结

改进方案研究背景研究意义国内外研究情况研究可行性研究目的与方案精品资料研究(yánjiū)背景锂硫电池(diànchí)因具有较高的理论比容量，比能量而成为目前最具开发前景的二次电池(diànchí)体系之一。锂硫电池高比容量高比能量密度

精品资料01LOREMIPSUMLOREMIPSUM锂硫电池的优势(yōushì)和挑战锂硫电池(diànchí)环境友好

成本低

高比能量

2600Whkg-1正极采用硫硫的导电性差

Sx2-的穿梭电极结构变化锂负极副反应问题锂负极的枝晶问题电解液的稳定性

研究背景研究背景精品资料研究背景锂硫电池正极(zhèngjí)反应的基本原理Stepi:Stepii::Stepiii:Anode::Cathode:

sidereactionsStepi生成的长链多硫化物易溶电解液造成的“穿梭效应”和stepii生成导电性差的终极产物是造成容量(róngliàng)损失的主要原因。精品资料研究(yánjiū)意义锂离子电池是目前商业化二次电池中性能最好的电池体系，但由于其主要使用LiFeO4、LiCoO2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等作为正极材料，这些正极材料的理论容量一般不超过300mAh·g-1，难以满足目前对于高比能量电池的需求，因此高理论比容量的锂硫电池正极材料成为当今研究的重点。单质硫在常温下主要以S8的形式存在，在地球中储量(chǔliànɡ)丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1672mAh·g-1和2600Wh·kg-1，目前锂硫电池的实际能量密度已达到390Wh·kg-1，预计在今后几年内极有可能提高到600Wh·kg-1，被认为是现在最具研究价值和应用前景的锂二次电池体系之一。参考文献：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

……精品资料由于电池正极体积膨胀、单质硫及其不溶性产物Li2S2和Li2S导电性低、多硫化物穿梭严重导致缩短电池寿命，成为目前重点解决的问题。目前研究通过将活性物质硫与多孔碳、纳米(nàmǐ)碳纤维（CNF）、多壁碳纳米(nàmǐ)管（MWCNTs）、石墨烯、导电聚合物、金属氧化物等具有特定结构的基质材料制备硫基复合正极材料，可以显著改善锂硫电池的循环性能和倍率性能。

材料优缺点

优点

缺点多孔碳材料导电性良好，便宜，载硫量高物理吸附，非极性不能很好抑制极性多硫化物金属氧化物通过化学键抑制多硫化物导电性差导电聚合物导电聚合物的骨架结构可为硫正极提供很好的导电网络吸附多硫离子作用极其有限石墨烯导电性好，载硫量高，丰富功能基团抑制多硫化物石墨烯不能大量生产国内外研究(yánjiū)情况精品资料微孔(wēikǒnɡ)碳材料guo,etal.

J.Am.Chem.Soc.2012,134,18510−18513W.Zhangetal.ElectrochimicaActa87(2013)497–502优势：在充放电过程(guòchéng)中能够保持极高的库伦效率以及长周期的循环稳定性。缺点：载硫量低硫含量较低(40%)，电子离子传输通道受限

孔径：2-0.5nm国内外的研究情况精品资料介孔碳材料(cáiliào)国内外的研究(yánjiū)情况国内外的研究情况Nazer,etal.NatureMaterials，2009，8(6):500-506．介孔储硫的主要优势在于其可以明显提高硫的负载量及拥有发达的离子通道，对发挥锂硫电池高能量密度的优势。CuiwenLi,etal．ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2013，5(6):2208-2213．精品资料多孔碳材料(cáiliào)国内外的研究情况XiaogangZhangetal，ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2014，6(1):194-199．多孔材料：优点：微孔、介孔、大孔相互贯通，微孔提供电化学反应界面,维持容量、介孔提供扩散通道、有利于提高初始容量，大孔提供活性反应物储存空间(kōngjiān)，则有望实现硫在多孔碳上的进一步高效利用。缺点：紧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精品资料氮掺杂(chānzá)碳硫复合材料国内外的研究情况

DonghaiWang，etal，Adv.Funct.Mater.2014,24,1243–1250DonghaiWangetal,Angew.Chem.2015,127,1–6验证了含氮官能团的引入能够(nénggòu)有化学效束缚多硫化物的迁移DonghuiLongetal,ACSAppliedMaterials＆Interfaces，2013，5(12):5630-5638．前驱体：三聚氰胺、酚醛树脂,致孔剂：si02精品资料多孔碳杂化材料(cáiliào)国内外的研究情况QiangZhangetal,Adv.Funct.Mater.2014,24,2772–2781多孔炭具有丰富的孔道结构和大的比表面积。让其与不同种类(zhǒnglèi)基体材料的高效杂化，充分发挥多孔碳质材料在锂硫电池的优势。其他体系，石墨烯-介孔碳复合材料、石墨烯-多孔炭、碳纳米管-微孔炭、石墨烯-纳米纤维、金属氧化物-多孔碳纤维等通过碳结构杂化进一步提升其对穿梭效应的控制，实现硫材料的高效利用。精品资料

研究方法与思路研究(yánjiū)目的寻找简单、便宜掺杂型多孔碳材料作为碳硫复合基体

在保证硫含量同时提高锂硫电池正极的循环寿命和倍率性能精品资料

vigorousstirringevaporation600-900℃dopedcarbonremovaloftemplates实验(shíyàn)方案研究方法与思路1、基体制备精品资料材料的比表面积与孔径分布(fēnbù)分析材料的物相分析材料(cáiliào)的形貌分析材料的热重分析2、基体物理表征研究方法与思路精品资料

SEM精品资料可行性探究(tànjiū)研究(yánji