本書著重闡述鋰硫電池的組成結(jié)構(gòu)、電化學性能，并詳細分析其發(fā)展瓶頸，如單質(zhì)硫與放電終產(chǎn)物的導電性問題、多硫化物的穿梭效應、正極體積形變、鋰負極缺陷及自放電現(xiàn)象等。論述鋰硫電池主要組成材料，包括正極、具有吸附-催化轉(zhuǎn)化作用的材料、自支撐正極以及改性隔膜等，指明鋰硫電池材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)化的發(fā)展方向。圍繞不同類型的自支撐硫正極材料，如多孔碳、多孔碳纖維等，以及多種改性隔膜材料，如納米Sc2O3、Sc2O3@CNTs、CeO2-x@C/CNTs及相關(guān)復合材料等，從材料制備、特性表征到電池電化學性能測試研究進行全面介紹，呈現(xiàn)鋰硫電池從基礎(chǔ)理論到材料研究與應用的完整知識體系，為發(fā)展新型儲能材料與器件提供理論與技術(shù)參考。
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2011/09 - 2014/05，合肥工業(yè)大學，材料物理與化學，博士，導師：吳玉程 ？
2003/09 - 2006/05，合肥工業(yè)大學，材料學，碩士，導師：吳玉程
1999/09 - 2003/06，合肥工業(yè)大學，金屬材料工程，學士2006/05 -2013/11，合肥工業(yè)大學，材料科學與工程學院，助教、講師；
2013/11- 2019.12，合肥工業(yè)大學，工業(yè)與裝備技術(shù)研究院，講師、副研究員； 2014/08，英國圣安德魯斯大學交流訪問；
2015/08，韓國梨花女子大學學術(shù)訪問；
2016/03 – 2017/03，澳大利亞國立大學物理工程研究院，訪問學者；
2019/12 –2024/12，合肥工業(yè)大學研究員、博導；
2022/01 –至今，安徽省特支計劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才/安徽省先進復合材料設(shè)計與應用工程研究中心主任；
2025/01-至今 北京化工大學化學學院，教授，博士生導師稀土磁性材料；能源材料新型能源轉(zhuǎn)化及存儲材料表/界面優(yōu)化設(shè)計 山西省自然科學一等獎，吳玉程,王孝廣,劉家琴,呂珺,張鼎,郭美卿 2020 劉家琴排名第三中國機械工程學會材料熱處理學會常務理事; 中國復合材料學會理事; 中國儀器儀表學會功能材料學會理事;《材料熱處理學報》編委會青年編委等
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 鋰離子電池簡介 2
1.2 鋰離子電池工作原理 3
1.3 鋰離子電池負極材料 5
參考文獻 9
第2章 鋰硫電池及其基本原理 11
2.1 鋰硫電池組成與結(jié)構(gòu) 11
2.2 鋰硫電池的工作原理 13
2.3 鋰硫電池的發(fā)展瓶頸 16
2.4 鋰硫電池主要組成材料 18
2.5 自支撐鋰硫電池正極 40
2.6 鋰硫電池改性隔膜 47
參考文獻 51
第3章 多孔碳自支撐硫正極材料 54
3.1 碳復合材料的制備 54
3.2 電池組裝與多硫化物的可視化吸附實驗 55
3.3 多孔碳復合材料的特性 56
3.4 NP-3DGC/S電極的電化學性能測試 59
參考文獻 68
第4章 多孔碳纖維的自支撐硫正極材料 70
4.1 多孔碳纖維的自支撐硫正極材料制備 70
4.2 核殼多孔碳纖維微觀形貌 71
4.3 多孔碳纖維的BET分析 74
4.4 核殼多孔碳纖維/硫復合電極 74
4.5 PCF/S電極的電化學性能 76
參考文獻 79
第5章 納米Sc2O3改性隔膜材料 81
5.1 Sc2O3納米粉體與改性隔膜制備 81
5.2 正極材料的制備與電池性能測試 82
5.3 Sc2O3納米粉體性質(zhì) 82
5.4 Sc2O3改性隔膜性質(zhì) 83
5.5 基于Sc2O3改性隔膜的電池電化學性能 85
參考文獻 91
第6章 Sc2O3@CNTs改性隔膜材料 93
6.1 Sc2O3@CNTs復合材料的制備 93
6.2 Sc2O3@CNTs改性隔膜的制備 93
6.3 正極材料的制備與電池組裝 94
6.4 Sc2O3對LiPSs化學吸附的第一性原理計算 94
6.5 Sc2O3@CNTs復合材料特性 95
6.6 Sc2O3@CNTs改性隔膜特性 97
6.7 基于Sc2O3@CNTs改性隔膜的電池電化學性能 99
參考文獻 110
第7章 改性隔膜中Sc2O3@CNTs的作用 112
7.1 不同硫含量的CMK8/S 復合正極材料的制備 112
7.2 不同Sc2O3@CNTs負載量的改性隔膜制備及電池組裝 112
7.3 CMK8/S復合正極材料 113
參考文獻 117
第8章 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO影響作用 119
8.1 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO的制備 119
8.2 理論計算方法 120
8.3 CeO2-x@C和CeO2-x@C-rGO的表征分析 121
8.4 CeO2-x@C-rGO的表征分析 125
參考文獻 131
第9章 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜材料 132
9.1 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的制備 132
9.2 正極材料的制備與電池組裝 132
9.3 CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的表征 133
9.4 基于CeO2-x@C/CNTs功能隔膜的鋰硫電池電化學性能 135
參考文獻 142
第10章 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜 144
10.1 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的制備 144
10.2 正極材料的制備 144
10.3 CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的表征 145
10.4 基于CeO2-x@C-rGO/CNTs功能隔膜的鋰硫電池電化學性能 147
參考文獻 154
第11章 WS2/CNTs復合材料 156
11.1 WS2/CNTs復合材料的制備 156
11.2 WS2/CNTs復合材料的表征 157
11.3 多硫化鋰吸附 159
參考文獻 161
第12章 WS2/CNTs功能隔膜材料 163
12.1 WS2/CNTs功能隔膜的制備 163
12.2 C/S 復合正極的制備 163
12.3 電池組裝及電化學性能測試 164
12.4 WS2/CNTs復合材料表征 164
12.5 基于WS2/CNTs功能隔膜的鋰硫電池電化學性能 166
參考文獻 173
第13章 WS2/CNTs隔膜改性與性能 175
13.1 WS2/CNTs功能隔膜的制備 175
13.2 電池組裝及電化學性能測試 176
13.3 第一性原理計算 176
13.4 WS2/CNTs作為正極添加劑和隔膜改性層的鋰硫電池性能 176
13.5 WS2/CNTs提升鋰硫電池電化學性能 185
參考文獻 186
第14章 構(gòu)建結(jié)構(gòu)調(diào)控的高能量密度鋰硫電池 187
14.1 多孔碳纖維框架-硫復合正極材料 187
14.2 類固體電解質(zhì)？功能添加劑和功能隔膜 206
14.3 基于三維多孔集流體構(gòu)建無枝晶穩(wěn)定鋰金屬負極 212
14.4 軟包電池組裝測試？性能優(yōu)化和示范應用 215
參考文獻 222
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