金屬鋰具有最低的還原電位（-3.04 V）、較小的密度(0.59 g cm^-3)和最高的理論比容量(3860 mAh g^-1),是最有潛力的下一代鋰二次電池的負(fù)極材料。以往研究表明,電解液體系及電解液添加劑、電流密度、沉積容量等因素均會顯著的影響金屬鋰的沉積動力學(xué)。而溫度作為一個關(guān)鍵的動力學(xué)參數(shù),會影響金屬鋰沉積過程中可能發(fā)生的任何電化學(xué)/化學(xué)反應(yīng)過程,如電解液的分解,電解液-鋰界面的形成、鋰的形核與生長,這些反應(yīng)均與溫度有著強烈的依賴關(guān)系。目前,溫度對不同電解液體系、電流密度以及沉積容量條件下金屬鋰沉積動力學(xué)的影響尚未得到系統(tǒng)的研究。因此,本文選擇了兩種典型的電解液體系（碳酸酯電解液1 M LiPF₆EC/DMC/EMC和醚類電解液1 M LiTFSI DOL/DME+1 wt%LiNO₃）來深入研究在-20^oC至60^oC溫度范圍內(nèi)的金屬鋰的形核和生長行為;詳細(xì)探究金屬鋰在沉積溶解過程中溫度與庫倫效率之間的關(guān)系,并拓展至不同電流密度和沉積容量來詳細(xì)驗證這... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

從1800年至今一次電池和二次電池技術(shù)的發(fā)展歷程

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文20 世紀(jì) 70 年代，Stanley Whittingham 發(fā)展了首個可充放電的鋰二次電池；，日本松下電器工業(yè)有限公司研制出 Li/CFx電池并用于航空航天和起搏器應(yīng)72 年，James R. Moser 和 Alan A. Schneider 申請了 Li-I2電池專利[22]；隨后，Li/M池因其體積較小被廣泛用于消費電子領(lǐng)域，這大大地推動了鋰金屬電池的發(fā)展 世紀(jì) 80 年代末，Moli 公司實現(xiàn)了鋰金屬電池的商業(yè)化，其開發(fā)的 Li-MoS2電現(xiàn)數(shù)百次循環(huán)，但因鋰枝晶引發(fā)的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，在隨后的幾年里，研究各種方法對鋰金屬電池進行改善，但仍然未能解決安全性能問題[24-25]。此同時，，索尼公司采用碳材料替代金屬鋰作為負(fù)極，并成功開發(fā)出了安全可靠的鋰離，這導(dǎo)致了鋰金屬電池從商業(yè)化市場退出。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文又再一次被人們廣泛關(guān)注，提高鋰金屬電池的安全性的再次成為人們研究的熱點。1.2.2 金屬鋰負(fù)極面臨的問題鋰金屬電池采用金屬鋰為負(fù)極，采用硫（S）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）、鈷酸鋰（LiCoO2）等材料為正極，其中，正極材料在過去數(shù)十年得到了廣泛的研究和發(fā)展，其性能已實現(xiàn)大幅度優(yōu)化。但金屬鋰這一新型負(fù)極還存在庫倫效率低、循環(huán)性能不佳、安全性能差等缺點。近年來，研究者們詳細(xì)研究了金屬鋰的失效機制，發(fā)現(xiàn)其主要原因與金屬鋰沉積溶解過程有關(guān)，圖 1.3 顯示了金屬鋰負(fù)極在液態(tài)有機電解液體系中的沉積和溶解過程[28]。


本文編號：2901023