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1、碩士學(xué)位論文硫碳正極與聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜在鋰硫電池中的應(yīng)用研究SULFURCARBONCATHODEANDPOLYVINYLIDENEFLUORIDECOMPOSITESEPARATORFORLITHIUM-SULFURBATTERY林揚(yáng)森哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年12月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TB332學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：577密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文硫碳正極與聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜在鋰硫電池中的應(yīng)用研究碩士研究生：林揚(yáng)森導(dǎo)師：邱業(yè)君副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料加工工程所在單位：深圳
2、研究生院答辯日期：2017年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TB332U.D.C:577AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringSULFURCARBONCATHODEANDPOLYVINYLIDENEFLUORIDECOMPOSITESEPARATORFORLITHIUM-SULFURBATTERYCan
3、didate：LinYangsenSupervisor：AssociateProf.QiuYejunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnol
4、ogy摘要摘要隨著世界人口不斷增加，人類(lèi)對(duì)能源的需求也不斷增加，大力發(fā)展可持續(xù)能源具有重要意義。鋰硫電池是一種新型儲(chǔ)能電池，其以硫碳材料作正極，具有極高的比容量（理論值為1672mAh/g），且硫成本低廉、環(huán)境友好、對(duì)人體基本無(wú)害，因此鋰硫電池有巨大的發(fā)展前景，近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)，備受關(guān)注。本論文針對(duì)多硫化物穿梭引起的容量衰減問(wèn)題，采用靜電紡絲制備納米纖維膜，然后進(jìn)行復(fù)合制得了新型隔膜材料，應(yīng)用于鋰硫電池，提高了其循環(huán)容量和循環(huán)性能。本論文還對(duì)這種新型隔膜材料的結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系進(jìn)行了研究。具體
5、工作如下：鋰硫電池正極材料對(duì)電池的性能具有很大影響，為了更好的研究隔膜的性能，首先，本論文對(duì)正極材料進(jìn)行了研究，選用幾種不同結(jié)構(gòu)的碳材料（CNF、SPC、CMK3及SuperP）分別與升華硫在球磨及熱處理下復(fù)合制備碳硫正極材料，并進(jìn)行測(cè)試與分析。結(jié)果表明，其中S/CMK3復(fù)合材料的電池性能表現(xiàn)要更為優(yōu)異，具有優(yōu)良導(dǎo)電性和比表面積的碳材料不僅可以改善硫單質(zhì)的導(dǎo)電性，同時(shí)，適當(dāng)比表面積的碳材料可以有效吸附硫單質(zhì)并為硫的體積膨脹提供空間，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性能。針對(duì)鋰硫電池存在硫離子穿梭的問(wèn)題，本
6、文中設(shè)計(jì)出了夾層結(jié)構(gòu)的PVDF/PSSLi/PVDF復(fù)合隔膜，借助靜電紡絲纖維良好的成膜性能和纖維間隙空間，本文利用SO2-2-3基團(tuán)的阻硫原理，通過(guò)添加SO3基團(tuán)來(lái)對(duì)薄膜進(jìn)行改性，并研究該復(fù)合隔膜的材料與結(jié)構(gòu)以及它們對(duì)鋰硫電池電化學(xué)性能的影響。同時(shí)，本論文對(duì)不同的隔膜進(jìn)行物相和電化學(xué)表征并進(jìn)行對(duì)比，研究了隔膜對(duì)電解液中鋰離子、硫離子和有機(jī)分子的影響及各項(xiàng)參數(shù)對(duì)應(yīng)電化學(xué)性能的關(guān)系。通過(guò)測(cè)試表明：該復(fù)合隔膜具有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，SO2-3基團(tuán)的修飾及其致密的結(jié)構(gòu)能有效抑制多硫化物的穿梭效應(yīng)
7、，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性能，PVDF/PSSLi/PVDF復(fù)合隔膜的電池初始容量在1194mAh/g，循環(huán)50次后容量保持在701.1mAh/g，每一次循環(huán)的衰減率在0.82%；而商業(yè)隔膜的初始容量在984.5mAh/g，循環(huán)50次后容量保持在465.5mAh/g，每一次循環(huán)的的衰減率在1.1%。說(shuō)明PVDF/PSSLi/PVDF復(fù)合隔膜可以阻擋多硫離子的穿梭效應(yīng)，具有較好的離子選擇性能，在鋰硫電池的應(yīng)用中可以提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性能。關(guān)鍵詞：鋰硫電池隔膜；靜電紡絲；離子交換膜;硫碳正極材料IAbs
8、tractAbstractAstheworld'spopulationcontinuestoincrease,thedemandforenergyfrommankindhasalsobeenincreasing.Itisofgreatsignificancetovigorouslydevelopsustainableenergy.Lithium-sulfurbatteryisanewtypeofenergystoragebatterywhichusessulfur-carbonmateriala
