近年來鋰離子電池的發(fā)展和應(yīng)用迅速。由于鋰資源有限,鋰電池組件材料的價(jià)格逐漸上漲,將會限制鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。鈉電池由于鈉元素在自然界中的廣泛分布引起了人們的關(guān)注。金屬鈉與其他鈉電池負(fù)極相比,有著電化學(xué)電勢低、理論比容量高、自然豐度高等優(yōu)點(diǎn),是鈉電池最具潛力的負(fù)極之一。然而,由于不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（solid electrolyte interface,或SEI）引起的鈉離子通量不均勻,往往會導(dǎo)致苔蘚狀或枝晶狀的鈉形成,從而導(dǎo)致電池庫侖效率低下,存在安全隱患。本文旨在抑制枝晶狀金屬鈉的形成,并提高電池循環(huán)的穩(wěn)定性和安全性,研究了具有錫基保護(hù)層的銅集流體對鈉金屬電池負(fù)極的性能影響。本文采用簡單的刮刀涂覆的方式,在商業(yè)銅箔上制備了一種由PVDF和Sn納米顆粒組成的人工保護(hù)層（簡稱PSN@Cu集流體）。PSN保護(hù)層中的柔性PVDF基體可以適應(yīng)集流體表面的體積變化。而親鈉的錫納米顆�？梢燥@著降低有利于鈉均勻成核的過電勢,為鈉的沉積/溶解行為提供較高的離子導(dǎo)電性,并增加保護(hù)層的機(jī)械模量,從而防止鈉枝晶的生長。本文首先對不同比例的PSN@Cu集流體進(jìn)行篩選,找出最佳的Sn和PVDF比例為4... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外鈉金屬負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鈉枝晶形成和生長機(jī)理的研究
        1.2.2 電解液改性對SEI膜的影響
        1.2.3 人工合成SEI膜的表面改性
        1.2.4 鈉金屬負(fù)極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改性
        1.2.5 鈉金屬負(fù)極改性的其他策略
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    2.3 電極制備與電池組裝
        2.3.1 PSN@Cu集流體的制備
        2.3.2 PVDF@Cu集流體的制備
        2.3.3 FeS2 正極的制備
        2.3.4 電池組裝
    2.4 復(fù)合集流體的物理性能測試與表征
        2.4.1 X射線衍射測試
        2.4.2 掃描電子顯微鏡測試
        2.4.3 能量色散X射線譜測試
        2.4.4 X射線光電子能譜測試
        2.4.5 納米壓痕測試
    2.5 復(fù)合集流體的電化學(xué)性能測試與表征
        2.5.1 電池的電壓穩(wěn)定性測試
        2.5.2 電池的庫倫效率測試
        2.5.3 全電池的性能測試
        2.5.4 電化學(xué)阻抗測試
第3章 PSN@Cu復(fù)合集流體的篩選與物理性質(zhì)的表征
    3.1 引言
    3.2 不同比例PSN@Cu集流體的研究與篩選
        3.2.1 不同比例PSN@Cu集流體光學(xué)與SEM的表征
        3.2.2 不同比例PSN@Cu集流體X射線衍射的表征
        3.2.3 不同比例PSN@Cu集流體電池性能的表征
    3.3 復(fù)合集流體物理性質(zhì)的表征與對比
        3.3.1 復(fù)合集流體光學(xué)、SEM和 EDX的表征
        3.3.2 復(fù)合集流體XRD的表征
        3.3.3 復(fù)合集流體表面XPS的表征
        3.3.4 復(fù)合集流體力學(xué)性能的表征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 PSN@Cu集流體用于鈉金屬電池負(fù)極的研究
    4.1 引言
    4.2 復(fù)合集流體電化學(xué)性能的研究
        4.2.1 復(fù)合集流體庫倫效率性能的研究
        4.2.2 復(fù)合集流體電壓穩(wěn)定性能的研究
        4.2.3 復(fù)合集流體電化學(xué)阻抗的研究
    4.3 復(fù)合集流體在全電池中的應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第5章 PSN@Cu集流體鈉沉積行為的機(jī)理研究與分析
    5.1 引言
    5.2 復(fù)合集流體成核過電勢的研究
    5.3 復(fù)合集流體鈉錫合金化的研究
    5.4 復(fù)合集流體NA+擴(kuò)散系數(shù)的研究
    5.5 復(fù)合集流體鈉沉積后表面形貌的研究
        5.5.1 復(fù)合集流體首次鈉沉積后表面形貌的研究
        5.5.2 復(fù)合集流體電池循環(huán)后表面形貌的研究
    5.6 復(fù)合集流體表面SEI成分的研究
        5.6.1 Cu集流體表面SEI成分的研究
        5.6.2 PSN@Cu集流體表面SEI成分的研究
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3159057