论文总字数：19722字

摘 要

锂硫电池超高的理论比容量符合人们对高性能电池研究开发的需求。同时，地球上丰富的硫资源储量丰富，低毒无害广泛吸引了人们的关注。锂硫电池作为最具潜力的二次电池体系之一。然而硫因其受穿梭效应的掣肘造成该电池比容量低，循环寿命短的缺点。然而相对于元素硫来说，元素硒的优点在于电子传导性能优于单质硫，穿梭效应也低于锂硫电池.因此，相关锂硫化硒电池的研究也推上日程。当前，学业界对正极材料硫化硒的附加改良材料主要集中在以下三种类型：杂化碳、金属化合物、多孔碳材料。

本论文主要研究对多孔碳材料的MOF结构的前驱体进行吸附硫化硒的改性，由此提升电池的电化学性能并一定程度上减少穿梭效应的影响。主要工作如下：在氩气（Ar）氛围下高温煅烧制备的MOF阵列，得到电池正极前驱体，并通过吸附硫化硒的方式改性，提升其电化学性能，组装电池后对样品进行表征，测试组装的电池的电化学性能测试。

关键词：锂硫电池、硫化硒、穿梭效应、MOF、多孔碳材料

Bimetallic phosphide for high performance Li-SeS₂ batteries

Abstract

The ultra-high theoretical specific capacity of li-sulfur battery meets the demand of high performance battery research and development. At the same time The earth is rich in sulfur resources Low toxicity and harmlessness have attracted people's attention. However, sulfur is restricted by shuttle effect. However, compared with elemental sulfur, elemental selenium has the advantages of better electron conductivity than elemental sulfur and lower shuttle effect than lithium sulfur battery. Therefore, the related lithium selenium sulfide battery research is also on the agenda. At present, the additional and improved materials for the cathode material selenium sulfide mainly focus on the following three types: hybrid carbon, metal compounds, and porous carbon materials.

In this paper, selenium sulfide was adsorbed on the precursor of MOF structure of porous carbon materials. The main work is as follows: MOF prepared by calcining in the atmosphere of Ar .And then the positive electrode precursor is obtained. It was modified by adsorption of selenium sulfide, Improve its electrochemical properties. After loading the battery, the sample was characterized。Finally, test the electrochemical properties of assembled batteries.

Keywords: Lithium sulfur battery；Selenium sulfide；Shuttle effect；MOF；

Porous Carbon Materials

目录

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 锂硫电池的优势以及所遇到的问题 2

1.3 锂硫电池结构及其工作原理 4

1.4 锂硫化硒电池正极改性 6

1.4.1 掺杂碳材料 7

1.4.2 金属化合物 8

1.4.3 多孔碳材料 9

1.5实验目的、实验内容 9

1.5.1 实验目的 9

1.5.2 实验内容 9

第二章 实验方法 11

2.1 实验所用药品 11

2.2 试验所用的设备和仪器 11

2.3 材料表征手段 11

2.3.1 SEM 11

2.3.2 XRD 12

2.3.3 XPS 12

2.4材料电化学性能表征手段 12

2.4.1 循环性能 12

2.4.2 倍率性能 12

2.5实验步骤 12

第三章 性能表征 14

3.1 SEM 15

3.2 XRD 15

3.3 XPS 16

3.4 电化学性能的分析 16

3.4.1 循环性能 16

3.4.2 倍率性能 16

第四章 结论与展望 18

4.1 试验结论 18

4.2 试验展望 18

参考文献 19

致谢 21

绪论

1.1引言

当今社会的经济快速发展导致能源短缺以及环境污染等一系列问题。开发地球上存储能源的速度越来越快,全球多个领域已经出现了能源资源危机。当前我国的“十二五”的能源发展规划已经明确指出，改善产能结构，全面发展新型能源以及可持续能源，是现在我国能源工作的主要挑战。为了缓解能源紧张以及就能源所带来的环境污染等一系列问题，各类二次电池如铅酸电池，镍氢电池以及锂离子电池相继出世，这些可持续使用的高效新能源存储器件，逐渐成为解决日益增长的能源以及环境需求的问题的重要技术途径。尤其是近来便携式电子设备，电动汽车的飞速发展，以及国防军事用能源系统等众多领域，二次电池在现如今的新能源领域中有着不可替换的作用。锂离子二次电池拥有能量密度高，输出电压高，长的使用寿命，低自放电率以及环境有好的优点， 是当今世界拥有最好发展前景及方向的二次电池体系。

当前锂二次电池体系的性能以及难以满足日益增长的世界需求，传统正极材料收到其自身容量的限制，难以满足上述需求，开发新的锂二次电池刻不容缓。锂硫电池被认为极具潜力成为下一代新型储能系统，其具有理论比容量高、能量密度高、环境友好以及价格低廉等优点。随着柔性穿戴电子产品的快速发展，高能量密度的柔性储能装置吸引了越来越多的关注。

图1.1新旧电极材料发展趋势图

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