基于海藻酸碳源的多孔碳材料作为夹层在锂硫电池中的储能研究

摘要

经过几十年的发展，传统的锂电池已经开发出一套完整高效的商业化应用系统。然而随着社会对能源的需求日益增高，已接近其理论容量的锂离子电池已经不能填补对能源需求的缺口。因此，有着超大理论比容量的锂硫电池进入了人们的视野。而锂硫电池的研究正处于初期阶段，其面临着许多问题，如单质硫和锂硫化物是绝缘的，“穿梭效应”，体积膨胀和锂枝晶等。海藻酸钠作为一种从褐藻中提取出来的生物质材料，本身具有来源广泛，无污染和生物亲和性等特点，被广泛应用于医疗、印染等行业。海藻酸因为其本身结构的独特性，可以和金属离子络合成一种特有的蛋壳结构。通过这个特性，可以利用离子交换的方法使海藻酸钠进行络合反应，得到各种不同的海藻酸产物，如纤维、气凝胶等。煅烧后的样品仍能够保持原有的结构，同时拥有着良好的导电性能，可以用来克服锂硫电池中锂硫化物的溶解，“穿梭效应”等问题。因此，海藻酸钠可用来作为一种来源广泛，无污染的碳源用于新能源的开发利用，扩大海藻酸的利用领域。本文中将海藻酸钠作为碳源，制备可加入锂硫电池内的夹层材料，研究内容如下： （1）将海藻酸钠作为碳源，氯化钙溶液作为纺丝用的凝固浴，使用湿法纺丝来制备海藻酸钙粗纤维，之后在氮气氛围下利用碳化的方式制备粗纤维碳材料，将合成的粗纤维碳材料做成锂硫电池的夹层，探究并分析了这种有着优良导电性的多孔粗纤维结构对锂硫电池电化学性能提高的程度和机理。 （2）使用海藻酸钠为碳源，氯化铁溶液为凝固浴，一滴滴的将海藻酸钠溶液滴入氯化铁溶液中的方法合成海藻酸铁气凝胶，在氮气氛围下的碳化活化后制备孔隙结构发达的高度石墨化的多孔碳气凝胶，将合成的多孔碳气凝胶材料作为锂硫电池的夹层，并探讨了夹层对锂硫电池电性能的作用。

目录

第一个书签之前