近年來,高能量密度鋰離子電池受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。而實現(xiàn)高能量密度鋰金屬電池的基本途徑就是采用高比容量負(fù)極材料（如鋰金屬）匹配高電壓正極材料（如鈷酸鋰）,同時增加正極活性負(fù)載量。然而在高電壓體系下,電極與傳統(tǒng)電解液之間的界面不穩(wěn)定性會導(dǎo)致電解液的持續(xù)分解,從而導(dǎo)致正極過渡金屬元素的溶出,以及負(fù)極鋰枝晶的產(chǎn)生。這些問題最終導(dǎo)致電池循環(huán)性能的衰減。因此提高電極/電解液界面穩(wěn)定性是改善電池循環(huán)性能的有效方法。目前為止,比較可行的方法就是對鋰金屬負(fù)極表面進(jìn)行修飾或者使用添加劑。其具體研究內(nèi)容如下:（1）通過在鋰金屬表面涂覆一層聚氧化乙烯（PEO）來提高鋰金屬/電解液界面的穩(wěn)定性,延長高電壓（4.55 V）高面密度（12 mg/cm²）鈷酸鋰/鋰金屬電池的循環(huán)壽命。研究結(jié)果表明,通過PEO修飾,使得電池的循環(huán)穩(wěn)定性得到了極大的提升,電池循環(huán)90圈,其容量保持率為76%。通過SEM、XPS等各種表征發(fā)現(xiàn)該PEO修飾層可以有效地避免電解液與鋰金屬負(fù)極之間的直接接觸,從而抑制電解液在鋰負(fù)極表面的還原分解,抑制鋰枝晶的生長,提高了鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性。（2）通過在1 M二氟草... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池概述
        1.1.1 鋰離子電池的發(fā)展背景
        1.1.2 鋰離子電池的組成
        1.1.3 鋰離子電池的工作原理
    1.2 發(fā)展高能量密度鋰離子電池的主要戰(zhàn)略
        1.2.1 采用高電壓正極材料
2）正極材料">            1.2.1.1 鈷酸鋰（LiCoO₂）正極材料
0.5Mn_1.5O₄)正極材料">            1.2.1.2 鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)正極材料
2）正極材料">            1.2.1.3 鎳酸鋰（LiNiO₂）正極材料
        1.2.2 采用高比容量負(fù)極材料
            1.2.2.1 硅負(fù)極
            1.2.2.2 合金負(fù)極
            1.2.2.3 鋰金屬負(fù)極
        1.2.3 制備高負(fù)載量超厚電極
    1.3 高能量密度鋰金屬電池的容量衰減機(jī)制
        1.3.1 正極材料中過渡金屬陽離子的溶出
        1.3.2 鋰枝晶
    1.4 解決方案
        1.4.1 鋰金屬負(fù)極保護(hù)
            1.4.1.1 電極結(jié)構(gòu)設(shè)計
            1.4.1.2 界面修飾
        1.4.2 高濃度電解液
        1.4.3 電解液添加劑
            1.4.3.1 負(fù)極添加劑
            1.4.3.2 正極添加劑
    1.5 本文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容
第二章 實驗器材及表征方法
    2.1 實驗試劑
    2.2 儀器設(shè)備
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.3.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）
        2.3.3 X-射線光電子能譜（XPS）
    2.4 電化學(xué)測試
        2.4.1 線性掃描伏安法（LSV）
        2.4.2 交流阻抗（EIS）
        2.4.3 充放電測試
第三章 PEO修飾層改善鋰金屬負(fù)極
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 電解液的制備
2 正極制備">        3.2.2 LiCoO₂ 正極制備
        3.2.3 PEO修飾的鋰金屬負(fù)極的制備
        3.2.4 電池的組裝
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 PEO修飾的鋰金屬負(fù)極的形貌表征
        3.3.2 電化學(xué)性能測試
2/Li金屬電池的鋰金屬負(fù)極的SEM和 XPS表征">        3.3.3 循環(huán)后的LiCoO₂/Li金屬電池的鋰金屬負(fù)極的SEM和 XPS表征
    3.4 本章小結(jié)
6添加劑提升鋰金屬電池正、負(fù)極界面穩(wěn)定性">第四章 LIPF₆添加劑提升鋰金屬電池正、負(fù)極界面穩(wěn)定性
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 電解液的制備
2 正極制備">        4.2.2 LiCoO₂ 正極制備
        4.2.3 電池的組裝
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 添加劑最佳含量的確定
        4.3.2 電化學(xué)性能測試
6 添加劑對LiCoO₂/Li金屬電池性能的影響">        4.3.3 LiPF₆ 添加劑對LiCoO₂/Li金屬電池性能的影響
2/Li金屬電池的LiCoO₂正極的SEM和 XPS表征">        4.3.4 循環(huán)后的LiCoO₂/Li金屬電池的LiCoO₂正極的SEM和 XPS表征
2/Li金屬電池的鋰金屬負(fù)極的SEM和 XPS表征">        4.3.5 循環(huán)后的LiCoO₂/Li金屬電池的鋰金屬負(fù)極的SEM和 XPS表征
6+1 M LiODFB/EC-EMC電解液在LiCoO₂/Li金屬電池中的作用機(jī)制">        4.3.6 0.05M LiPF₆+1 M LiODFB/EC-EMC電解液在LiCoO₂/Li金屬電池中的作用機(jī)制
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]高能鋰離子電池電極跨尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計、制備及其性能研究[D]. 盧磊磊.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：2903806