毕业答辩Li-S-N电池讲解.ppt

论文题目论 Li/S-N电池设计及电化学性能 姓名： 专业： 导师： 目录 研 究 背 景 研 究 内 容 结果与讨论 总结 致谢 1 2 3 4 5 1.研 究 背 景 Small electronic devices and small batteries Higher energy density Higher safety Environmentally friendly 缺 点 (1)绝缘性 (2)容量衰减快 (3)体积会发生变化 优 点 (1)价格低廉 (2)比容量高 (3) 环境友好 (4) 安全性好 单质硫负极材料 1.研 究 背 景 1.研究背景 Kavan根据活性碳对单质硫的强吸附作用，合成硫/碳复合材料第1次的放电容量约为175mAh／g。仍是未来研究的方向。 J.Z.Wang等 通过热处理，将石墨烯纳米片层与硫直接复合制备硫/石墨烯负极材料。但其循环性能很差。 Liu等利用改变氮含量，控制掺氮碳纳米管形貌和结构。发现能促进纳米颗粒的均匀分布，说明氮掺杂有助于硫负极材料的改性 S/Glucose 负极材料 S、S/N 负极材料 S/NC 负极材料 合成Li-S-N负极材料 2.研 究 内 容 固相加热法 微波法 水热法 硫 脲 三聚氰胺 n硫脲n三聚氰胺=1:1 充分研磨1h 混合均匀 箱式电阻炉 自然冷却 研磨30min 150℃ 6h S-N、S 负极材料 2.研 究 内 容 2.1固相加热法合成硫（S）、S/N负极材料 300℃ 3h 碳封 2.2微波固相法合成了S/Glucose负极复合材料 葡萄糖 三聚氰胺 M葡萄糖：M硫脲=1:1 充分研磨1h 均匀混合 微波炉 自然冷却 研磨30min 10min S/Glucose 负极材料 碳封 2.3 硫掺氮活性炭负极复合材料 反应机理为： Na2S2O3+2HCI=2NaCI+SO2↑+S↓+H2O S/NC 负极材料 60mL 去离子水 100mL烧杯 混合 均匀 磁力搅拌器 30min 掺氮活性炭溶液 硫代硫酸钠 S/NC材料 溶液 M新生成硫：M活性炭=3:7 1mol/mL稀盐酸（HCl） 超声仪器 超声4次 每次/30min 恒温箱水浴3h 1g抗坏血酸 80℃ 冷却 静置 真空抽滤泵 干燥12h 40℃ 掺氮活性炭 复合负极材料 2.3 硫掺氮活性炭负极复合材料 过滤 3.结 果 与 讨 论 图3-2 硫负极材料的红外光谱图 从图3-2可以看出1622cm-1、1660cm-1吸收峰为S-S键伸缩振动峰。 图3-1 硫负极材料的XRD谱图 由图3-1可以看出单质质S呈现出多个尖锐衍射峰,其中最强的衍射峰位于2θ=22.6，表明单质硫是一种结晶性较好的晶体。 3.1 S负极材料的性能研究 N-H 3.结 果 与 讨 论 由图可以看出，单质硫负极材料首周放电比容量为197mAh/g，循环30周后放电比容量仅7mAh/g。结果表明：S负极材料衰减严重。 图3-3为硫负极电化学性能图 3.1 S负极材料的性能研究 3.结 果 与 讨 论 S、S/N、S/Glucose、S/NC负极材料的性能研究 图3-6 合成不同负极材料的电化学性图 （电压范围：0.02-3.5V） 材料种类 0.1C倍率 首周放电比容量（mAh/g） 0.1C倍率 30周放电比容量（mAh/g） S 197 7 S/N 1580 314 S/Glucose 1032 348 S/NC 1570 758 3.2 S负极材料的改性研究 图3-4改性材料的XRD图谱 图3-5为S、 S/N、S/Glucose、S/CN负极材料红外谱图 由图3-4 可以看出S/NC负极材料衍射峰最弱。结果表明：单质硫更均匀的分散掺氮活性炭孔内，形成非晶态。 由图3-5 看出S/NC复合材料在883cm-1、3126cm-1、1402cm-1吸收峰为N-H伸缩振动峰在1323cm-1吸收峰为C-N振动峰、1564cm-1吸收峰为S-S振动峰，结果表明材料中硫成功填充到掺氮活性炭材料中， 从而提高了硫的利用率。 3.结 果 与 讨 论 硫/掺氮活性炭负极材料的性能研究 图3-7 S/NC材料的充放电图 图3-8 S/NC材料的循环伏安图 图3-2可知，在1.6V附近出现较短的放电平台，充电曲2.5V附近出现充电平台。初次放电比容量达1387mAh/g。 图3-3可得，S/NC负极材料在2.48V处有一个氧化峰，1.54V处有一个还原峰。 3.结 果 与 讨 论 S、