1。6 硫化铁电极材料 6

1。7 碳包覆复合负极材料 7

1。8 研究目的和意义 7

2 实验部分 9

2。1 实验原料 9

2。2 实验仪器 9

2。3 纳米碳材料的合成 10

2。3。1 纳米碳材料的合成方法 10

2。3。2 制作硫模板制备多孔石墨纳米笼样品 11

2。3。3 优化碳材料的制备工艺 11

2。4 样品检测 12

2。4。1 碳样品成分检测 12

2。4。2 锂电池电极性能测试 14

3 结果讨论 16

3。1 样品的微观结构分析 16

3。2 样品电化学性能分析 18

3。2。1 倍率性能的分析 18

3。2。2 循环伏安曲线分析 19

3。2。3 充放电曲线分析 20

3。2。4 循环性能分析 21

3。2。5 交流阻抗测试分析 21

4 结论 23

致谢 24

参考文献 25

1 绪论

锂离子电池是上世纪九十年代开始发展的新型的高性能电池。在此之前，人类大量使用不可再生能源使得资源几近枯竭，新型能源的发展迫在眉睫，而这也催生了对储能设备的高需求。在这种背景之下，新型能源存储设备的快速发展已成为大势所趋，而锂离子电池作为其中必不可少的储能设备之一已得到广泛应用。开发出锂电池更加优异的性能是每位相关学者的目标。本文中，我们将硫化亚铁与纳米碳材料复合形成一种碳包覆过渡金属化合物的结构并将其运用于锂离子电池中，以期实现对硫化亚铁的表面改性，进而提升电池的性能。

1。1锂电池的发展

锂电池的发展要从上个世纪中后期算起，最开始使用的电池是锂金属一次电池，通常以纽扣式电池的形式运用在较小型的电器设备中，但这种电池显然不能满足我们的需求。之后，一些研究者发现石墨化碳一类的材料，这些材料可以把锂离子嵌入到石墨的片层状结构中，也就是我们所说的插层化合物，这为锂离子电池的发展带来了极大地进步。紧接着，美国的一家机构就创建了一个新的研究项目，他们希望把锂金属作为电池的负极，把硫化钛的化合物作为电池的正极材料，但是这次尝试却没能成功。在测试电池的过程中，电池负极的金属锂不能维持其在正负极之间的移动，因为在数次的来回之后，Li+就会在材料的表层形成枝晶，长出的枝晶会把隔膜材料搞破，电解质溶液就会与电极材料接触，电池就不能再次充放电了。

防止锂枝晶出现成了接下来需要攻克的一个难题，科学家们在多次尝试后选择使用金属的氧化物，硫化物，或者合金材料来替换掉锂单质的负极材料。1990年，日本索尼公司开发出一种以石墨为负极，钴酸锂为正极材料的新型锂离子电池，并成功实现了锂离子电池的商业化[1]。这种锂离子电池体系，其单个电池的工作电压能够达到3。6 V，是普通碱性电池的3倍，质量比能量能够达到120～150 W h kg，是镍镉电池的两到三倍。如今，锂离子电池已经成为各种便携设备，如手提电脑、移动电话等的主要电源，并在其他大型能量存储领域发挥着不可替代的作用[2-3]。