當(dāng)前社會(huì)正面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī),傳統(tǒng)的化石能源一方面對(duì)環(huán)境造成了極大的污染,一方面由于其不可再生的特性使人類面臨資源匱乏的窘境。因此,使用更清潔、可再生的能源是最有效的一種解決方法。然而,很多新能源技術(shù)比如太陽(yáng)能、風(fēng)能等具有明顯的波動(dòng)性和間歇性,需要配合儲(chǔ)能設(shè)備使用。在諸多儲(chǔ)能電池體系中,鋰離子電池由于具有安全性好、重量低、比能量密度高、沒(méi)有記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì),成為應(yīng)用最為廣泛的二次電池體系。然而,目前由于正負(fù)極材料的限制,鋰離子電池容量已經(jīng)達(dá)到極限。想要進(jìn)一步提升能量密度和功率密度,需要對(duì)電極材料進(jìn)行革新。在眾多鋰離子電池負(fù)極材料中,鋰金屬負(fù)極由于其理論比容量高、電極電勢(shì)低而脫穎而出,此外,鋰金屬還可以與多種不含鋰的正極材料匹配,實(shí)現(xiàn)高能量密度全電池。然而,鋰枝晶的生長(zhǎng)和較低的庫(kù)倫效率限制了鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用。本論文主要研究了氧摻雜g-C3N4（A-G）作為界面層和氮鈷共摻雜的三維中空碳材料與泡沫鎳組成的復(fù)合電極（CNC@Ni）對(duì)上述困境的緩解,主要內(nèi)容如下:（1）通過(guò)在鋰箔上涂覆A-G人工界面層,利用其中的含N、O的官能團(tuán)促進(jìn)鋰離子轉(zhuǎn)移和均勻化鋰沉積。因此,修飾后鋰電極的電化學(xué)性能得到了... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２：金屬單質(zhì)的比能量密度［１（）］??而金屬鋰由于其小的原子質(zhì)量、極低的還原電勢(shì)（－３．０４?Ｖｗ．標(biāo)準(zhǔn)氫電極）??和單一價(jià)態(tài)等優(yōu)勢(shì)在眾多單質(zhì)或化合物中脫穎而出（圖１－２）

反應(yīng)的產(chǎn)生。因此，理想的穩(wěn)定ＳＥＩ膜應(yīng)該具有以下幾點(diǎn)特征：（１）具有??高的離子導(dǎo)電率，極低的電子導(dǎo)電率；（２）厚度合適可控，結(jié)構(gòu)緊密可控，形??貌均一；（３）具有較高的彈性強(qiáng)度抑制ＳＥＩ膜的破損和并抑制枝晶的生長(zhǎng)；（４）??具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。調(diào)控ＳＥＩ膜生長(zhǎng)的??常用的手段有改變電解液添加劑、溶劑和電解質(zhì)，設(shè)計(jì)電極成分以及改變充電模??夕?Ａ－Ｕ２〇??Ｂ?＊?ＵＦ??ｃ＊?ｙ２ｃ〇ｓ??０＊??￡＊?Ｓ＃ｍｉｃ〇ｒＢ〇ｐ．〇ｔｅｓ??圖１－６：?ＳＥＩ的結(jié)構(gòu)和間??除了?ＳＥＩ膜對(duì)鋰金屬的影響，充放電過(guò)程中枝晶和“死鋰”的產(chǎn)生也是制約??鋰金屬負(fù)極發(fā)展的重要因素。枝晶和“死鋰”的產(chǎn)生，是由于鋰在基體上的不均勻??沉積導(dǎo)致的，鋰離子在基體上的偏向生長(zhǎng)（例如基體的凸起處）使得枝晶生長(zhǎng)進(jìn)??一步增強(qiáng)，而枝晶的繼續(xù)生長(zhǎng)會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致正負(fù)極短路，引發(fā)安全問(wèn)題，枝晶??從根部斷裂脫離基體，會(huì)生成沒(méi)有電化學(xué)活性的“死鋰”，降低電池的庫(kù)倫效率并??且阻礙鋰離子傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)［３４］。??自從１９８０年首次觀測(cè)到鋰沉積時(shí)枝晶的生長(zhǎng)，許多研宄者開始研究和探索??枝晶的生長(zhǎng)條件并且建立計(jì)算模型用于解釋說(shuō)明枝晶生長(zhǎng)規(guī)律。在諸多的枝晶生??長(zhǎng)模型中，Ｃｈａｚａｌｖｉｄ等人的電遷移限制模型得到了較多的關(guān)注和認(rèn)可，并且在??后續(xù)鋰金屬負(fù)極枝晶生長(zhǎng)抑制的研宄中也得到了許多實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。１９９０年，??Ｃｈａｚａｌｖｉｅｌ首先在ＣｕＳ〇４水溶液中浸入兩個(gè)銅電極并施加高電場(chǎng)（約１０Ｖ），電??池在高電流密度下極化，電極的陰離子濃度減少到零打破了電中性的平衡，因此??出現(xiàn)了正的空間電荷區(qū)域和巨大的局部電場(chǎng)，從而

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???碼??圖１－７：?ＦＥＣ：ＦＥＭＣ：ＨＦＥ混合電解液對(duì)ＳＥＩ、ＣＥＩ的影響［４４］??堿金屬離子添加劑的靜電屏蔽作用：Ｃｓ＋作為酯類電解液中的添加劑，可以??通過(guò)靜電屏蔽作用抑制枝晶的生長(zhǎng)％４９５。根據(jù)能斯特公式，當(dāng)其他堿金屬離子的??標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)與鋰離子相近且濃度很低時(shí)，堿金屬離子的還原電位可以低于鋰離??子的。因此，如圖１－８所示，在鋰發(fā)生沉積時(shí)，堿金屬離子將會(huì)在電極表面吸附??而不發(fā)生還原反應(yīng)。當(dāng)電極表面出現(xiàn)非均勻沉積的凸起時(shí)，在尖端處將發(fā)生電荷??累積，堿金屬離子被吸附在凸起附近形成靜電屏蔽，這種靜電屏蔽場(chǎng)將減緩鋰離??子在凸起處的沉積因而抑制了凸起進(jìn)一步生長(zhǎng)成枝晶的可能性。??＃?？??：桃??＾?Ｌｉ＾?ｉｏｎ?Ｖ?Ｌｉｔｈｉｕｍ?ｔｉｐ?｜?＇，，；｜?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??９?Ｎｏｎ－ｉｉｔｈｉｕｍ?＼?Ｐｒｏｔｕｂｅｒａｎｔ?ｔｉｐ?＼?｜?Ｌｉｔｈｉｕｍ??ｃａｔｉｏｎ?ａ?ｍｅｔａｌ??圖１－８：?Ｃｓ＋離子的靜電屏蔽作用［４９］??溶劑和電解質(zhì)鹽：電解質(zhì)鹽能夠影響ＳＥＩ的無(wú)機(jī)成分，因而能夠影響電極的??電化學(xué)表現(xiàn)。Ｄｉｎｇ等人研究了不同類型的電解質(zhì)鹽，發(fā)現(xiàn)只有ＬｉＢＯＢ能夠誘導(dǎo)??鋰形成平滑的纖維狀，其他鹽?ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌ〇４、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＣＦ３Ｓ０３、??ＬｉＤＦＯＢ、Ｌｉｌ使得鋰沉積形貌為枝晶簇。ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＢＯＢ和ＬｉＤＦＯＢ能夠得至丨便??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Porous LiF layer fabricated by a facile chemical method toward dendrite-free lithium metal anode[J]. Yanxia Yuan,Feng Wu,Guanghai Chen,Ying Bai,Chuan Wu.  Journal of Energy Chemistry. 2019(10)



本文編號(hào)：3120188