二硫化钨电极材料的制备及其性能改进

发布时间：2024-04-16 03:44

　　二维层状WS₂材料因具有较为独特的结构和优异的光电性能,在润滑、储能、催化等多个方面都具有广泛应用。为探究其在锂离子电池储能方面的应用,本文围绕制备和电化学性能改进两个方面对二硫化钨进行了研究。利用XRD、SEM、TEM、Raman、EDS和充放电性能检测等手段对材料的结构、形貌、成分、性能进行表征。本文具体研究内容如下:1)通过改变原料种类、原料配比、热处理温度、保温时间等多个因素,探究高温固相法制备二硫化钨的最佳工艺。结果表明:以偏钨酸铵与硫脲为原料,配比选用n _W:n _S=1:20,热处理工艺采用900°C保温3 h条件下制备得到的WS₂颗粒较小,纯度较高且电化学性能最为优异。2)采用三氧化钨与硫代乙酰胺为原料制备出(NH₄)₂WS₄前驱体,将前驱体进行热处理后获得WS₂负极材料。结果表明:采用此方法获得的WS₂颗粒团聚十分严重,氧缺陷较多,材料的循环和倍率性能较差,但在300°C进行...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
    1.3 锂电池结构及工作原理
    1.4 锂离子电池的优势和不足
    1.5 锂离子电池电极材料
        1.5.1 正极材料
        1.5.2 负极材料
    1.6 二硫化钨概述
        1.6.1 二硫化钨基本特性
        1.6.2 二硫化钨的制备方法
        1.6.3 二硫化钨的主要应用
    1.7 本文主要研究内容及选题意义
第二章 实验
    2.1 实验药品及仪器设备
        2.1.1 主要实验药品
        2.1.2 主要实验仪器设备
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X射线衍射(XRD)表征
        2.2.2 拉曼光谱(Raman)表征
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)表征
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)表征
    2.3 材料电化学性能测试
        2.3.1 极片制备及电池组装
        2.3.2 电化学测试
        2.3.3 高温电化学性能测试
第三章 WS₂负极材料的制备及其结构和性能表征
    3.1 高温固相法制备二硫化钨
        3.1.1 原料中钨硫比例对材料合成的影响
        3.1.2 钨源选择对材料结构及性能影响
        3.1.3 热处理工艺对材料结构和性能的影响
        3.1.4 最佳工艺条件下制备的WS₂ 形貌及其电化学性能
    3.2 前驱体法制备硫化钨负极材料
        3.2.1 不同热处理温度对材料结构以及性能的影响
        3.2.2 前驱体法所制得二硫化钨的微观形貌及结构表征
        3.2.3 硫化处理对二硫化钨材料性能的影响
    3.3 前驱体法与固相法制备所得产物的结构和成分对比
    3.4 本章小结
第四章 离子掺杂对二硫化钨性能改进研究
    4.1 钒离子掺杂对二硫化钨性能改进研究
        4.1.1 掺钒二硫化钨材料的制备
        4.1.2 掺钒量对二硫化钨材料结构和性能的影响
        4.1.3 最佳掺钒量二硫化钨材料的微观结构形貌和电化学性能
    4.2 铁离子掺杂对二硫化钨性能改进研究
        4.2.1 掺铁二硫化钨材料的制备
        4.2.2 掺铁量对二硫化钨材料结构和性能的影响
        4.2.3 最佳掺铁量二硫化钨材料的微观结构形貌和电化学性能
        4.2.4 掺铁对二硫化钨材料高温性能影响
    4.3 钼离子掺杂对二硫化钨性能改进研究
        4.3.1 掺钼二硫化钨材料的制备
        4.3.2 掺钼量对二硫化钨材料结构和性能的影响
        4.3.3 最佳掺钼量二硫化钨材料的微观结构形貌和电化学性能
    4.4 掺杂后二硫化钨材料的成分分析
    4.5 本章小结
第五章 WS₂/C复合材料制备及性能研究
    5.1 WS₂/C复合材料的制备
    5.2 碳含量对二硫化钨结构和性能的影响
    5.3 最优碳含量WS₂/C复合材料的微观结构形貌和电化学性能
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 研究生期间发表的论文和专利
附录B 参与项目



本文编号：3956396