炭基硫化铁复合材料的制备及储锂性能研究

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1、北京化工大学博士研究生学位论文题目越基煎化迭复金挝抖的制备厘篮堡性能研宜日期：二零一三年五月二十八日PREPARATIONANDLITHIUM．SToRAGEPROPERTIESOFCARBoN／IRoNSULFIDECOMPOSITE

2、

3、IflIJIPIIllllIBIIIlIJllllllllII[1lJJBl[IIf』Y2392789ADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorbyWuBinUnderthedirectionof．Prof．SongHua

4、iheCollegeofMaterialsScience&EngineeringBeijingUniversityofChemicalTechnologyBeijing，ChinaMay2013北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论丈不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签

5、名：日期：冽；．S．塔关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即j研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留荠向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允’许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：煎．邀日期：7．o／3．5．．酱学位论文数据集中图分类号TM287TM912．9学科分类号43

6、0．55论文编号1001020130078密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名武斌学号2008080078获学位专业名称挞靛掣获学位专业代码080500纳米材料合成锂离子课题来源自选研究方向电池储能论文题目炭基硫化铁复合材料的制备及储锂性能研究锂离子电池，负极材料，硫化铁，碳包覆，纳米炭片。石墨烯，锂硫关键词电池论文答辩日期2013．5．28木论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师宋怀河教授北京化工大学先进炭材料评阅人1康飞字教

7、授清华大学先进炭材料评阅人2吴晓春研究员国家纳米科学中心纳米材料化学合成评阅人3匿名评阅人4匿名评阅人5匿名答辩委员会主席罗瑞盈教授北京航空航天大学炭基复合材料北京低碳清洁能源答辩委员1宫晓颐研究员炭基复合材料研究所答辩委员2胡子君研究员中国航天703所炭基复合材料答辩委员3吴晓春研究员国家纳米科学中心纳米材料化学合成答辩委员4智林杰研究员国家纳米科学中心碳纳米材料答辩委员5王峰教授北京化工大学新型碳纳米材料答辩委员6杨儒教授北京化工大学无机非金属纳米材料江：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研

8、究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要炭基硫化铁复合材料的制备及储锂性能研究二次电池作为环境友好型的能源使用方式已被人们普遍接受，其中锂离子电池具有较高的能量密度和循环稳定性而成为目前二次电池的最热门研究方向。随着应用领域的扩大和消费者对锂离子电池需求的不断增长，石墨化炭材料作为负极材料(理论储锂容量372mAhg一)已不能满足新领域(如电动汽

9、车、电动工具和储能电站)的应用需求，容量更高、循环稳定性好以及具有快速充放电能力的锂离子电池体系亟待开发。本研究课题目的在于利用硫化铁材料的高储锂容量(FeS和FeS2的理论储锂容量分别为609和894mAhg。1)、易于合成的优点，和纳米炭材料结构稳定、导电性好等优点，通过合成炭基硫化铁复合材料，来弥补硫化铁电极材料循环稳定性差、利用效率低的缺点，制备一种储锂容量高，循环性能(尤其是倍率循环性能)好的复合电极材料，使其具有作为锂离子电池负极材料的潜力。首先，分别通过高压反应釜体系的催化热解法和溶剂

10、热反应体系，制得两种炭基硫化铁复合材料——空心化碳包覆硫化铁纳米颗粒(Carbonencapsulatedironsulfidenanotructure，FeS@C)和硫化铁／纳米炭片组装体(Ironsulfide／carbonnanosheetsaggregation，FeS／CNS)，通过对比实验结北京化工大学博士学位论文果分析探讨了两种结构的形成机理：(1)FeS@C的形成经历两个过程，即碳源分子通过Fe催化剂颗粒的催化热解以及溶解析出机制生成规则排列的碳壳层结