三维硒/碳复合材料的构筑及其对提升锂硒电池电化学性能的研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sxkcykart
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锂硒电池相比于锂硫电池其具有相近的体积比容量和能量密度,并且硒的导电性比硫要好。但是在充放电过程中会产生聚硒化物中间产物,溶解在电解液中造成容量的损失,同时锂化过程产生的体积膨胀会破坏电池材料的结构会极大地降低活性物质的利用率。本文结合了前人的报道制备了的具有良好性能的硒电极材料,通过XRD、拉曼、SEM、TEM等表征手段对样品进行了形貌和成分的分析和表征,结合CV、恒电流充放电、EIS等电化学测试手段分析了材料电化学性能的影响因素。以下是主要的研究内容:  (1)3D蜂窝状多孔碳/硒复合材料的制备和性能研究。以水热法制备的酒石酸锰金属螯合物经过碳化酸洗得到具有3D多孔的蜂窝状碳材料(PC)。随后和硒进行混合热处理制备PC@Se复合材料。TG分析硒的含量为67%,在100mA/g的电流密度下循环200圈后它表现出531 mA h/g的出色的容量,甚至在电流密度达到1000mA/g的时候它还能表现出472.8 mA h/g的容量。结果表明该材料具有稳定的倍率性能和高的活性物质利用率。  (2)PANI@Se/C-G复合材料的制备及电化学性能的研究。本文利用乙炔黑和硒热处理后得到Se/C,随后在其表面先后包覆PANI和石墨烯得到最终产物PANI@Se/C-G。通过XRD、拉曼、SEM、TEM、XPS等表征手段对样品进行了形貌和成分的分析和表征,同时结合CV、恒电流充放电、EIS等电化学测试手段分析了材料电化学性能及其结构和成分对性能的影响。最终测试结果显示在0.2 C下循环200圈后它具有588.7 mA h/g的容量,甚至在2C的倍率下循环500圈后仍然可以得到528.6mA h/g的容量。这些出色的倍率性能主要归功于将乙炔黑与硒进行结合和材料表面的PANI/石墨烯导电层,这些都很大程度上提高了硒的利用率和材料的电子电导率。
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