摘要：本文主要是围绕硫参杂石墨纳米笼的制备及在锂电上的应用展开的。其主要方法就是利用化学气相沉积法将碳源前驱体，通过硫的原位参杂及铁作催化剂形成碳包铁纳米颗粒，再通过酸洗来获得高比表面积的石墨纳米笼，为锂离子的嵌入与脱出提供更多的通道。然后通过X射线衍射仪和透射电子显微镜的分析来表征出该材料具有良好的石墨化程度，通过电化学测试对锂离子电池进行测试发现其具有很高的比容量。从充放电曲线图中可以看出，当电压从0.01V升到3V时第一次充电比容量为750mAh/g，第二次充电后的比容量为650mAh/g，从两组放电曲线图中可以看出，当电压从3V降到0V时，第一次放电比容量为1707mAh/g以上，第二次放电后的放电比容量为750mAh/g。由此可见从第一次的可逆容量低于50%到第二次可逆容量在80%左右。63449

毕业论文关键词: 掺杂；石墨纳米笼；高比表面积；高比容量；锂离子电池

 Research on sulfur-doped hollow carbon nanospheres prepared for Lithium ion batteries

Abstract: This thesis mainly focuses on preparation of sulfur-doped graphitic nanoparticles and their application in the lithium ion batteries. The main method is to prepare Fe@C core-shell nanoparticles with sulfur in situ doping in graphitic shells by using ferrous catalyst in the chemical vapor deposition approach, and then removing the iron core by acid treatment to obtain high surface area of graphitic nanoparticles, for providing more channels for lithium ion embedded/prolapse. Then such material was analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) to characterize its good graphitization, according to electrochemical test, sulfur-doped graphitic nanocages-based electrode has the very high specific capacity.

Keywords: doping; graphite nanoparticles; high specific area; high specific capacity; Lithium ion batteries

1概述 1

1.1锂电池的概述 1

1.1.1锂电池 1

1.1.2锂电池的特点 1

1.1.3锂电池的化学性质 1

1.1.4充电特性 2

1.1.5放电特性 3

1.1.6 碳纳米材料在锂硫电池正极材料中的研究发展 3

1.2碳材料的研究进展 5

1.2.1碳纳米笼的制备方法 5

1.2.2比表面积 7

1.2.3导电性 7

1.3 碳粉末 8

1.4 本课题研究的目的及意义 8

1.5 小结 8

2 实验 9

2.1  实验设备 9

2.2 实验器材 9

2.3 实验测试方法 10

2.3.1 材料的结构与形貌表征 10

2.3.2 电化学表征 11

2.4 实验设备装置 11

2.4.1 多孔壁石墨纳米笼前驱体的合成 12

2.4.2 硫掺杂石墨纳米笼的制备 13

3 结果讨论 14

3.1 多孔壁石墨纳米笼前驱体 14

3.2 硫参杂石墨纳米笼