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CuS/r-GO复合结构在锂硫电池正极材料中的作用研究开题报告

 2022-01-18 22:05:12  

全文总字数:2983字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

锂离子电池虽然取得了巨大的商业成就,然而受到正极材料的影响,锂离子电池的能量密度基本已达到极限值,不能满足新兴电动汽车的需求和下一代便携式电子设备的需求。因此,开发一种高比容量、循环性能好、成本低的可充电的锂硫电池锂硫电池,是有必要的。但由于硫的绝缘性、锂硫电池在充放电过程中形成的锂多硫化物的溶解和体积膨胀等问题,造成了锂硫电池的循环性能差和使用寿命低等问题。基于上述问题,改善锂硫电池的正极材料有利于提升电池的整体性能,在此,采用溶解热法制备cus/r-go复合结构材料[1],在rgo的作用下,cus的微观结构均显示出规整的和细小的纳米颗粒,其形成的复合结构材料是呈正多角形的纳米材料,有利于对多硫化物的吸附,缓解多硫化物的溶解,为促进形成最终产物硫化锂提供了有利的条件,cus/r-go复合结构材料的研究有利于提高锂硫电池的性能。

国内外研究现状

锂硫电池因具有高的理论容量和能量密度有望成为下一代二次电池,但其目前表现出的问题(硫的绝缘性、多硫物质的溶解、体积膨胀)也阻碍了商业化发展,开展硫正极材料相关改性研究对锂硫电池性能研究具有非常关键的作用。在硫正极中添加碳基材料构筑成复合材料,被材料学家证明是一种非常有效的途径,一方面提高了正极的导电性,另一方面可以阻止多硫离子向电解液主体的扩散。

近年来,过渡金属硫属化合物,由于其优异的化学和物理性能作为电极材料而倍受关注。比如以cos[2]、mns[3]、nis[4]、mos2[5]为高电容量的电极材料。但在众多过渡金属硫化物中,硫化铜(cus)因成本较低廉,资源丰富,对环境友好,所以广泛应用于各个领域。它也是由于其较高的理论容量,被认为是极具发展前景的超级电容器电极材料[6]。许多关于cus形态学的研究已被报道许多关于cus形态学的研究已被报道。例如,zhu[1]等报道了cus纳米针在2mvs-1处显示114 fg-1,在1.2 ag-1处显示122 fg-1。许[1]等研究表明,在0.6 mgcm-2处,cus纳米线阵列为305 fg-1,zhang等人提出了微球在0.5 ag-1时表现为237 fg-1这一观点[1]。然而,像其他硫族化合物一样具有循环稳定性较差和其导电性较差,性能较差,因此要作为一种高点容量的电极材料它表现的并不令人满意。此外,其能量密度低是一个严重问题,这阻碍了它的应用。因此,制备高比容量、循环寿命好,适应性能好的cus复合材料具有挑战性的

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2. 研究的基本内容

本课题是基于对CuS/r-GO复合结构材料在锂硫电池正极材料作用的研究,在实验室已有的基础上和对相关文献的查阅和调研,理解锂硫电池的反应机理和及其存在的问题,通过实验仪器和药品合成CuS/r-GO复合结构材料,对合成的复合材料进行(SEM,XRD)等表征,并对表征图进行分析和总结,优化实验改进实验的不足。熟悉掌握电池组装技术以及用合成的材料进行电池组装并测试循环性能曲线。通过对实验的不断改进,获得性能优良的锂硫电池。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实验方案:在实验室已有的基础上和对相关文献的查阅和调研,理解锂硫电池的反应机理和及其存在的问题,通过实验仪器和药品合成cus/r-go复合结构材料,对合成的复合材料进行(sem,xrd)等表征,并对表征图进行分析和总结,进行对多硫的吸附测试,总结实验规律,优化实验改进实验的不足。熟悉掌握电池组装技术以及用实验仪器进行阻抗、cv等测试,用合成的材料进行电池组装并测试循环性能曲线,通过各项性能测试,获得循环性能高,使用寿命好的锂硫电池。

进度安排:

2月20号前完成文献调研;

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4. 参考文献

1、zhao t, yang w, zhao x, peng x, hu j, tang c, li t, facile preparation of

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