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摘 要

尽管锂硫（Li–S）电池具有高能量密度、低成本和环境友好等优点，但在长期循环过程中，由于硫单质导电性差，正极反复膨胀收缩以及穿梭效应等缺陷的存在，导致了容量衰减和循环寿命短等问题，严重阻碍了其商业应用的发展。本文首先对锂硫电池的工作原理，优缺点，发展历程，以及常见的正极材料进行了详细的介绍；其次对MoSe₂@Mxene复合电极的制备，材料形貌表征和电化学性能的测试方法进行设计；最后在查阅类似正极材料的资料的基础上分析预测MoSe₂@Mxene复合电极可能具有的材料形貌和电化学性能，以期在未来的研究中在容量，倍率性能和稳定性等方面提高Li-S电池的性能，争取克服其自身缺陷，从而早日实现商用。

关键词：锂硫电池 MoSe₂ 正极 MXene

Preparation of MoSe₂@Mxene composite electrode and study on the performance of Li-S batteries

Abstract

Although lithium sulfur (Li - S) battery with high energy density, low cost and environmentally friendly, but in the process of long cycle, because the elemental sulfur poor electrical conductivity, the positive repeatedly the existence of defects such as shrinkage and shuttle effect, lead to problems such as the damping capacity and cycle life short, seriously hindered the development of its commercial application. In this paper, the working principle, advantages and disadvantages, development process and common anode materials of lithium sulfur battery are introduced in detail. Secondly, the preparation of MoSe₂@Mxene composite electrode, the characterization of material morphology and the test method of electrochemical properties were designed. At last, the material morphology and electrochemical performance of MoSe₂@Mxene composite electrode are analyzed and predicted based on the data of similar anode materials, so as to improve the performance of li-s battery in terms of capacity, multiplier performance and stability in the future research, so as to overcome its own defects and realize commercial application as soon as possible.

Key Words: Li-S batteries; MoSe₂; anode materials; MXene

目 录

摘要……………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………II

第一章 绪论…………………………………………………………………………………1

1.1 锂硫电池的工作原理………………………………………………………………1

1.2 锂硫电池的发展历程………………………………………………………………3

1.3 硫正极材料…………………………………………………………………………5

1.3.1 多孔碳/硫复合材料………………………………………………………5

1.3.2 硫石墨烯复合材料…………………………………………………………6

1.3.3 聚合物/硫复合材料………………………………………………………6

1.3.4 纳米无机极性复合材料……………………………………………………7

第二章 实验方案…………………………………………………………………………8

2.1制备方案……………………………………………………………………………8

2.1.1 Mxene制备…………………………………………………………………8

2.1.2 MoSe₂@Ti₃C₂T_X 制备…………………………………………………………8

2.1.3 纳米硫的制备………………………………………………………………9

2.1.4 MoSe₂@Ti₃C₂T_X /S制备………………………………………………………9

2.2 形貌表征……………………………………………………………………………9

2.3 电化学测试…………………………………………………………………………9

第三章 结果预测与分析………………………………………………………………10

3.1形貌表征结果……………………………………………………………………10

3.2电化学测试结果…………………………………………………………………13

结语………………………………………………………………………………………19

参考文献…………………………………………………………………………………20

第一章 绪论

能源与人类社会发展息息相关，我们对能源认识和利用的进步都意味着社会生产力的跨越式发展，能源的发展水平决定着人民生活水平与国家综合实力。根据《BP 世界能源统计年鉴》去年发布的数据，全世界目前对于化石燃料的依赖性依然非常高，而在这种情况下，已探明的石油和天然气的储量以目前的开采速度只够开采半个世纪，也就是说，在不考虑尚未探明的储量的情况下，在21世纪内它们就会被开采殆尽。从环境保护的角度来说，造成温室效应和酸雨的气体的主要来源之一，就是化石燃料的燃烧。2013年时，中国华北地区雾霾现象严重，严重危害到了群众的生命健康安全[1]。能源革命和能源创新发展，既是《能源发展“十三五”规划》的要求，也体现了我国社会发展的需要。

这样的情况下，优化能源结构，大力发展新能源和再生能源，已经成为我国当前能源工作的重点。开发使用可循环使用的二次电池，诸如镍氢电池、镍镉电池、铅酸（或铅蓄）电池、锂离子电池等，作为高效的新能源储存器件，有希望成为目前解决能源环境问题之关键。目前，手机等小型电子产品、电动力交通工具等产品的出现，都展现出了二次电池在现代社会生活中的重要意义。在众多二次电池中，锂硫电池脱颖而出，这是由于其优秀的理论能量密度、成本和环保特性，从而表现出较好的发展潜力。

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