锂硫电池原理及正极的设计与构建PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 锂离子电池 2

1.3 锂硫电池 3

1.3.1 锂硫电池的发展历程 3

1.3.2 锂硫电池的构型及反应机理 4

1.3.3 锂硫电池的应用 13

1.3.4 锂硫电池的挑战 13

1.4 锂硫电池正极改性研究 17

1.4.1 硫／碳复合材料 18

1.4.2 硫／聚合物复合材料 27

1.4.3 其他复合材料 27

1.4.4 有机硫化物正极 31

1.4.5 硫化锂作为正极材料 33

1.4.6 硫正极结构设计及改性 35

1.5 锂硫电池隔膜 37

1.5.1 改善功能化隔膜的多硫化锂吸附能力 40

1.5.2 赋予功能化隔膜催化／促进功能 41

1.5.3 具有静电排斥效应的功能化隔膜 41

1.5.4 具有空间阻挡作用的功能化隔膜 42

1.5.5 多功能新型隔膜的构建 43

1.5.6 隔膜功能化协同保护锂负极策略 43

1.6 锂硫电池电解质 44

1.6.1 液相电解质 44

1.6.2 凝胶聚合物／固态电解质 47

1.7 锂负极的研究进展 47

1.7.1 无机材料 49

1.7.2 有机聚合物 50

1.7.3 无机-有机复合材料 51

1.8 本书内容 52

2 制备技术和表征方法及其原理 53

2.1 材料制备技术方法 53

2.1.1 喷雾干燥技术 53

2.1.2 静电纺丝技术 54

2.2 材料表征方法及原理 55

2.2.1 扫描电子显微（SEM）技术及电子能谱 55

2.2.2 透射电子显微镜（TEM）技术 56

2.2.3 X射线光电子能谱分析（XPS） 57

2.2.4 X射线衍射分析（XRD） 63

2.2.5 元素分析 65

2.2.6 热重分析（TG） 66

2.2.7 氮气等温吸脱附分析 69

2.2.8 拉曼光谱分析（Raman spectrum） 69

2.2.9 红外光谱分析（IR） 71

2.2.10 紫外可见光谱分析（UV-vis） 72

2.3 电池组装及电化学性能测试 73

2.3.1 电极制备 73

2.3.2 电池组装及拆解 73

2.3.3 电池充放电性能测试 74

2.3.4 循环伏安测试（CV） 74

2.3.5 电化学交流阻抗测试（EIS） 75

2.3.6 恒电流间歇滴定法（GITT） 77

3 碳基材料固硫 81

3.1 球形S/CNT复合材料固硫 81

3.1.1 设计思想 81

3.1.2 SCNT-PEG复合材料表征 83

3.1.3 SCNT-PEG-NNH复合材料理化性质表征 84

3.1.4 SCNT-PEG-NNH复合材料的电化学性能分析 87

3.1.5 固硫机理研究 89

3.1.6 小结 91

3.2 氧化石墨烯固硫 91

3.2.1 设计思想 91

3.2.2 复合材料形貌和结构表征 93

3.2.3 复合材料电化学性能分析 95

3.2.4 prGO还原程度对固硫作用的影响分析 97

3.2.5 S-prGO-VC-180-PDA复合材料性能的表征 98

3.2.6 小结 102

3.3 氮氧双掺杂空心碳球固硫 103

3.3.1 设计思想 103

3.3.2 CPA普适性验证 104

3.3.3 氮／氧双掺杂空心碳球的表征 106

3.3.4 硫／双掺杂空心碳球复合材料的表征 110

3.3.5 电化学性能分析 113

3.3.6 机理研究 116

3.3.7 小结 121

4 有机碳硫聚合物固硫 123

4.1 设计思想 123

4.2 碳硫聚合物的形貌和结构表征 125

4.3 碳硫聚合物的电化学性能分析 130

4.4 小结 137

5 硫化锂正极设计与构建 138

5.1 设计思想 138

5.2 形貌和结构表征 140

5.3 电化学性能分析 147

5.4 机理研究 150

5.5 小结 155

6 新型电极结构设计及构筑 156

6.1 引言 156

6.2 刮涂法构建高硫负载双集流体正极 157

6.2.1 设计思想 157

6.2.2 电极的微观结构表征 157

6.2.3 电极的电化学性能分析 159

6.2.4 机理分析 162

6.2.5 小结 164

6.3 静电纺丝法构建双集流体硫正极 165

6.3.1 设计思想 165

6.3.2 形貌和结构表征 166

6.3.3 电化学性能分析 169

6.3.4 机理研究 174

6.3.5 小结 177

7 总结与展望 178

7.1 总结 178

7.2 展望 180

参考文献 183

附录 211

附录Ⅰ 化学电源基本术语和定义 211

附录Ⅱ 锂硫电池商业化进程 216

附录Ⅲ 原电池 第1部分：总则（GB 8897.1 —2003） 221