碳材料的活化和摻雜改性及其在鋰空氣電池中的應(yīng)用.pdf

1、中圖分類號UDCTM911540碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼密級10533碳材料的活化和摻雜改性及其在鋰空氣電池中的應(yīng)用ChemicalactivationandN／Sdopingofcarbonmaterialsandusedascathodeforlithiumairbatteries作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：彭彬冶金工程有色金屬冶金冶金與環(huán)境學(xué)院李劫教授張治安副教授答辯委員會主席黼中南大學(xué)2013

2、年5月碳材料的活化和摻雜改性及其在鋰空氣電池中的應(yīng)用摘要：鋰空氣電池因具有與汽油相當(dāng)?shù)睦碚摫饶芰慷艿饺澜绲膹V泛關(guān)注。然而，在有機(jī)電解液體系中，放電產(chǎn)物不溶于有機(jī)液而在正極堆積，大大限制了電池的容量發(fā)揮；而且電池較差的可逆性造成充放電極化非常嚴(yán)重。本文著點于正極碳材料，對碳納米管的活化和水合肼?lián)诫s，以及選用三聚氰胺和二苯基二硫醚分別作為氮源和硫源對活性碳摻N、摻S。通過調(diào)節(jié)碳材料的孔徑結(jié)構(gòu)和其他元素的摻雜改善碳材料的理化性質(zhì)，進(jìn)而對鋰

3、空氣電池的性能產(chǎn)生影響。得到的具體結(jié)論如下：(1)通過KOH活化制備不同孔結(jié)構(gòu)的碳納米管。活化后給電池反應(yīng)提供了更多的反應(yīng)位點，同時增加了碳納米管的邊界碳原子，提高了碳納米管的反應(yīng)活性。部分開裂的碳管正極的放電容量顯著增加，擁有更好的倍率放電性能，且在一定程度上改善了電壓極化的問題。(2)水合肼回流處理能成功對碳納米管摻N，N主要以吡咯N的形式存在，摻N量達(dá)到298％。N的摻入增加了碳管表面缺陷，摻N碳管的放電容量提高。電池的首次充電容

4、量與放電容量基本相當(dāng)，說明電池具有良好的可逆性。隨著電流密度的增大，原始碳管的充放電容量急劇降低，而摻N碳管仍保持不錯的充放電容量，說明摻N碳納米管擁有更好的大電流充放電性能。(3)600。C下，三聚氰胺對活性碳摻雜后N主要以吡啶N和吡咯N形式存在，N／C原子百分比為396％；二苯基二硫醚對活性碳摻雜后S主要以C—SC和CSO。一C基團(tuán)存在，S／C原子百分比為116％：N／S同步摻雜過程中，N／C和S／C原子百分比分別為339％冪106