隨著電動汽車的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對電子設(shè)備要求的不斷提升,人們對鋰離子電池的需求已經(jīng)不僅僅滿足于當前發(fā)展狀況,因此研究并開發(fā)更高性能的鋰電池材料已經(jīng)顯得尤為關(guān)鍵。由于在鋰金屬負極電池中鋰金屬具有高容量和低電勢的優(yōu)點,鋰金屬都被認為是有希望的下一代的電極材料的候選者。然而,安全問題、較低的循環(huán)壽命以及不可控制的鋰枝晶生長成為研究中需要重點解決的問題。本論文將采用一種薄膜狀物質(zhì)作為電解液的添加劑用于抑制鋰金屬負極電池中鋰枝晶的生長,從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)壽命和安全性。本論文中以三種不同的物質(zhì)作為電解液添加劑,分別是已經(jīng)商業(yè)化使用的混合纖維素酯微孔濾膜,由聚丙烯腈（PAN）、二氧化錳（MnO₂）和N-N二甲基甲酰胺（DMF）靜電紡絲制得的薄膜和由聚丙烯腈（PAN）、二氟化鎂（MgF₂）和N-N二甲基甲酰胺（DMF）靜電紡絲制得的薄膜。分別將三種薄膜加入銅|鋰非對稱電池和鋰|鋰對稱電池中作為電解液的添加劑,通過觀察充放電循環(huán)后電池內(nèi)部鋰枝晶的生長情況分析三種不同的電解液添加劑對鋰枝晶的抑制機理。論文重點根據(jù)電化學(xué)性能測試分析了加入三種不同添加... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域圖

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文5Li+C6==LiC6（1-1）圖1-2鋰離子電池工作原理圖1.4鋰離子電池應(yīng)用及現(xiàn)狀高端通信終端、電動汽車行業(yè)、航空航天領(lǐng)域、大型儲能站等新興行業(yè)已經(jīng)進入了飛速發(fā)展的階段，因此高能量密度電池的研發(fā)已成為當務(wù)之急。鑒于壽命和安全性，現(xiàn)有的“搖椅式”鋰離子電池（LIBs）是合適的選擇。但是即使插入式LIB系統(tǒng)的能量密度通過調(diào)節(jié)電池的每個部件能接近其理論值，卻仍然遠低于預(yù)期能量水平。主要原因在于循環(huán)過程中的單離子嵌入反應(yīng)嚴格限制了正極的能力。無論是層狀LiCoO2、富Li或富Ni的LiMO2（M=Ni、Co、Mn等）、摻雜尖晶石LiMxMn2-xO4（M=Ni、Cu、Cr、V等）還是橄欖石LiFePO4，它們都不能實現(xiàn)大于250mAh/g的容量。這種情況促進了基于多離子反應(yīng)的正極的發(fā)展，例如理論容量高達1672mAh/g的S和O2。

緒論6圖1-3.不同電池比容量對比圖值得一提的是，這些無鋰正極只有在與含鋰負極配對時才能投入實際應(yīng)用。金屬鋰本身可以作為S和O2正極的理想負極，因為它具有最高的理論容量（3860mAh/g），最低的密度（0.59gcm-3）和最負的電化學(xué)電位（-3.04V）。與現(xiàn)有的LIBs相比，金屬鋰作為負極進一步提高了鋰金屬電池（LMB）的能量密度，如圖1-3所示，Li-O2和Li-S電池系統(tǒng)分別具有高達3505Whkg-1和2567Whkg-1的理論能量密度。這些鋰金屬電池系統(tǒng)充分發(fā)揮了金屬鋰的優(yōu)勢，具有滿足新興行業(yè)嚴格要求的巨大潛力。1.5鋰金屬電池概況1.5.1鋰金屬電池的工作原理鋰金屬電池的工作原理如圖1-4所示是在電池的充放電循環(huán)過程中鋰金屬在其自身表面不斷進行的鋰離子沉積和被剝離的電化學(xué)過程，其充放電反應(yīng)方程式（1-2）可表示為：Li=Li-+e-（1-2）金屬鋰的是非常活潑的金屬，它幾乎可以和所有電池內(nèi)部的電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此當鋰金屬負極電池第一周充放電循環(huán)過程中，不斷嵌入鋰和脫出鋰的過程中，金屬鋰和電解液相互接觸得到的產(chǎn)物溶解性極低并且會大量沉積在鋰金屬的表面。隨著鋰金屬負極循環(huán)過程的不斷繼續(xù)，SEI膜就會形成。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：2926225