石墨纳米笼用于锂硫电池电极的研究

摘要：本文主要通过化学气相沉积法合成掺杂结构的石墨纳米笼材料，起初是碳包铁纳米材料，之后利用简易的酸洗方法除铁，然后与单质硫进行复合得到碳/硫复合材料，最后作为锂硫电池电极材料用于锂硫电池，对其电化学性能进行研究。在0.1A/g下大约50次循环圈数之中，电极的充电比容量都在610mAh/g以上，放电比容量略比它小，稳定在600mAh/g以上，首次充放电比容量分别为1054.9和809.2mAh/g，其效率几乎皆在90％以上。可见该电极具有较好的电化学循环稳定性，电容量较高。42311

毕业论文关键词：碳纳米笼；化学气相沉积；碳/硫复合材料；锂硫电池；电化学性能

Study on application of graphitic nanocage for the electrode of lithium-sulfur batteries

Abstract：In this thesis, graphitic nanocages were prepared by removing ferrous cores of Fe@C nanoparticles, which were synthesized by chemical vapor deposition. Sulfur was introduced into hollow inner structure graphitic nanocages to form carbon/sulfur composite material, which was used as a lithium sulfur battery electrode material for lithium sulfur battery, on the electrochemical properties were studied. After 50 cycles, their specific capacitor was over 600mAh/g, at current density of 0.1A/g, and the coulombic efficiency was over 90%, indicating nanocage-based electrodes have high stability and specific capacitor.

Keywords: Carbon nanocage；Chemical vapor deposition(CVD)；Carbon/sulfur composites；Lithium sulfur battery；Electrochemical properties

1 前言 1

1.1 碳纳米材料的研究背景 1

1.2 碳纳米材料的分类 1

1.2.1 富勒烯 2

1.2.2 碳纳米管 2

1.2.3 碳纳米笼 3

1.2.4 石墨烯 4

1.2.5 活性炭 5

1.3 碳纳米笼的制备方法 5

1.3.1 电弧法 6

1.3.2 激光法 6

1.3.3 化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD) 6

1.3.4 高温热处理法 7

1.4 碳纳米材料的应用 7

1.4.1 锂硫电池 7

1.4.2 锂硫电池面临的问题 8

1.5 碳纳米材料在锂硫电池正极材料中的研究发展 9

1.5.1 石墨烯/硫复合材料 9

1.5.2 活性炭/硫复合材料 9

1.5.3 多孔碳/硫复合材料 10

1.5.4 碳纳米管/硫复合材料 10

1.6 碳纳米笼/硫复合的好处 10

1.7 本文的研究内容和目的 11

2 实验 12

2.1 实验原料 12

2.2 实验设备 12

2.3 设备装置介绍 13

2.4 分析测试方法 14

2.4.1 X射线粉末衍射分析(XRD分析) 14

2.4.2 扫描电子显微镜测试分析(SEM) 14

2.4.3 热重分析(TGA) 石墨纳米笼用于锂硫电池电极的研究:http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_42699.html