近年來,由于高容量的電池在電動車,電子產(chǎn)品和汽車行業(yè)的廣泛應用,電池的研究和發(fā)展受到高度關注。鋰離子電池是廣泛使用的二次電池體系,具有比容量大、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等特點。在鋰離子電池中,正極材料決定著鋰離子電池的容量。硫系正極材料具有較高的理論電化學容量,有望成為替代LiCoO2的新一代電池材料。鎳基硫化物理論比容量較高、電導率也較高,是最具潛力的硫化物正極材料。本文以L-半胱氨酸作為硫源,采用水熱法合成鎳基硫化物材料。引入L-半胱氨酸簡化了可控合成不同形貌硫化鎳微球的過程,制備合成出了空心球狀和疊片花狀微米粒子的鎳基硫化物。對硫化鎳空心微球進行Fe3+摻雜和碳復合,以提高其電化學循環(huán)穩(wěn)定性。研究了以L-半胱氨酸水熱法合成制備空心球狀和疊片花狀硫化鎳微球的合成過程。不同水熱反應時間下產(chǎn)物的XRD和SEM結果進行分析,得出兩種形貌硫化鎳可能的形成機理:形成前驅(qū)體配合物,化學鍵斷裂成核,晶粒擇優(yōu)生長成不同的結構。對兩種微球進行電化學性能測試,通過增加材料的比表面積,結果顯示硫化鎳空心微球循環(huán)性更好。通過摻雜高價態(tài)的金屬陽離子(Fe3+),獲得了高電化學穩(wěn)定性的材料。在合成硫化鎳,并得到較好電化學循環(huán)性能的水熱反應條件基礎上,進行了Fe3+的摻雜研究,并對不同F(xiàn)e3+摻雜量的硫化鎳進行電化學性能測試。結果顯示摻雜Fe3+量為20mol%時的產(chǎn)物電化學循環(huán)穩(wěn)定性最好,比硫化鎳空心微球的循環(huán)性能有了較大的提高。為提高硫化鎳的電化學穩(wěn)定性,通過加入葡萄糖,制備了硫化鎳／碳復合材料。結果顯示Ni：葡萄糖(wt%)=1：5的產(chǎn)物循環(huán)性能最好,首次放電容量為625.3mAh·g-1,在100個循環(huán)后放電比容量仍然可以保持在100mAh/g左右,比空心微球和摻雜Fe3+20mol%的硫化鎳循環(huán)性能有了進一步的提高。
【學位單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TM912;TQ138.13
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 鋰離子電池簡介
        1.1.1 鋰離子電池的發(fā)展
        1.1.2 鋰離子電池的組成及工作原理
    1.2 正極材料
        1.2.1 常規(guī)正極材料
        1.2.2 硫?qū)僬龢O材料
    1.3 鋰離子電池性能影響因素及改性方法
        1.3.1 鋰離子電池性能影響因素
        1.3.2 鋰離子電池性能的改性方法
    1.4 碩士論文研究內(nèi)容及研究意義
第2章 實驗試劑、儀器和實驗方法
    2.1 實驗藥品
    2.2 儀器設備
    2.3 電極制備及電池裝
    2.4 表征及測試方法
        2.4.1 物理性能測試
        2.4.2 電化學性能測試
第3章 水熱法制備不同形貌硫化鎳微球及其電化學性能研究
    引言
    3.1 不同形貌硫化鎳微球的制備
        3.1.1 硫化鎳空心微球制備的操作步驟
        3.1.2 硫化鎳疊片花微球制備的操作步驟
    3.2 不同形貌硫化鎳微球的物相與形貌分析
        3.2.1 不同形貌硫化鎳微球的物相分析
        3.2.2 不同形貌硫化鎮(zhèn)微球的形貌分析
        3.2.3 不同形貌硫化鎳微球的電化學性能分析
    3.3 不同形貌硫化鎳的形成和生長機理
        3.3.1 pH值對產(chǎn)物的影響
        3.3.2 疊片花狀硫化鎳微球的形成和生長機理
        3.3.3 空心球狀硫化鎳微球的形成和生長機理
    3.4 本章小結
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球及其電化學性能研究'>第4章 水熱制備Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球及其電化學性能研究
1-xFe_xS（x=0～0.5）納米粒子的水熱制備'>    4.1 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）納米粒子的水熱制備
1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的物相與形貌分析'>    4.2 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的物相與形貌分析
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）微球的電化學性能分析'>    4.3 Ni_1-xFe_xS（x=0～0.5）微球的電化學性能分析
    4.4 本章小結
第5章 硫化鎳/碳復合材料的制備及其表征
    5.1 硫化鎳/碳復合材料的制備
    5.2 硫化鎳/碳復合材料的XRD測試分析
    5.3 硫化鎳/碳復合材料的電化學測試
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間公開發(fā)表論文
作者簡介

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本文編號：2843063