L-半胱氨酸辅助合成镍基硫化物及其电化学性能研究

发布时间：2020-10-16 09:11

　　 近年来,由于高容量的电池在电动车,电子产品和汽车行业的广泛应用,电池的研究和发展受到高度关注。锂离子电池是广泛使用的二次电池体系,具有比容量大、循环寿命长、环境友好等特点。在锂离子电池中,正极材料决定着锂离子电池的容量。硫系正极材料具有较高的理论电化学容量,有望成为替代LiCoO2的新一代电池材料。镍基硫化物理论比容量较高、电导率也较高,是最具潜力的硫化物正极材料。本文以L-半胱氨酸作为硫源,采用水热法合成镍基硫化物材料。引入L-半胱氨酸简化了可控合成不同形貌硫化镍微球的过程,制备合成出了空心球状和叠片花状微米粒子的镍基硫化物。对硫化镍空心微球进行Fe3+掺杂和碳复合,以提高其电化学循环稳定性。研究了以L-半胱氨酸水热法合成制备空心球状和叠片花状硫化镍微球的合成过程。不同水热反应时间下产物的XRD和SEM结果进行分析,得出两种形貌硫化镍可能的形成机理:形成前驱体配合物,化学键断裂成核,晶粒择优生长成不同的结构。对两种微球进行电化学性能测试,通过增加材料的比表面积,结果显示硫化镍空心微球循环性更好。通过掺杂高价态的金属阳离子(Fe3+),获得了高电化学稳定性的材料。在合成硫化镍,并得到较好电化学循环性能的水热反应条件基础上,进行了Fe3+的掺杂研究,并对不同Fe3+掺杂量的硫化镍进行电化学性能测试。结果显示掺杂Fe3+量为20mol%时的产物电化学循环稳定性最好,比硫化镍空心微球的循环性能有了较大的提高。为提高硫化镍的电化学稳定性,通过加入葡萄糖,制备了硫化镍／碳复合材料。结果显示Ni：葡萄糖(wt%)=1：5的产物循环性能最好,首次放电容量为625.3mAh·g-1,在100个循环后放电比容量仍然可以保持在100mAh/g左右,比空心微球和掺杂Fe3+20mol%的硫化镍循环性能有了进一步的提高。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM912;TQ138.13
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 锂离子电池简介
        1.1.1 锂离子电池的发展
        1.1.2 锂离子电池的组成及工作原理
    1.2 正极材料
        1.2.1 常规正极材料
        1.2.2 硫属正极材料
    1.3 锂离子电池性能影响因素及改性方法
        1.3.1 锂离子电池性能影响因素
        1.3.2 锂离子电池性能的改性方法
    1.4 硕士论文研究内容及研究意义
第2章 实验试剂、仪器和实验方法
    2.1 实验药品
    2.2 仪器设备
    2.3 电极制备及电池装
    2.4 表征及测试方法
        2.4.1 物理性能测试
        2.4.2 电化学性能测试
第3章 水热法制备不同形貌硫化镍微球及其电化学性能研究
    引言
    3.1 不同形貌硫化镍微球的制备
        3.1.1 硫化镍空心微球制备的操作步骤
        3.1.2 硫化镍叠片花微球制备的操作步骤
    3.2 不同形貌硫化镍微球的物相与形貌分析
        3.2.1 不同形貌硫化镍微球的物相分析
        3.2.2 不同形貌硫化镇微球的形貌分析
        3.2.3 不同形貌硫化镍微球的电化学性能分析
    3.3 不同形貌硫化镍的形成和生长机理
        3.3.1 pH值对产物的影响
        3.3.2 叠片花状硫化镍微球的形成和生长机理
        3.3.3 空心球状硫化镍微球的形成和生长机理
    3.4 本章小结
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球及其电化学性能研究'>第4章 水热制备Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球及其电化学性能研究
1-xFe_xS（x=0～0.5）纳米粒子的水热制备'>    4.1 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）纳米粒子的水热制备
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的物相与形貌分析'>    4.2 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的物相与形貌分析
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的XRD分析'>        4.2.1 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的XRD分析
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的SEM分析'>        4.2.2 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的SEM分析
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的电化学性能分析'>    4.3 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的电化学性能分析
    4.4 本章小结
第5章 硫化镍/碳复合材料的制备及其表征
    5.1 硫化镍/碳复合材料的制备
    5.2 硫化镍/碳复合材料的XRD测试分析
    5.3 硫化镍/碳复合材料的电化学测试
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间公开发表论文
作者简介

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本文编号：2843063