鋰離子電池作為目前應(yīng)用極為廣泛的二次能源儲(chǔ)存裝置,如何提高電池的各項(xiàng)性能,一直是眾多研究人員努力的方向。在電池負(fù)極材料的選擇方面,鋰金屬由于其極高的理論比容量（3861mAh/g）和極低的電極電位（-3.040vs氫標(biāo)）,堪稱(chēng)是鋰二次電池的理想負(fù)極材料。然而,將金屬鋰直接作為負(fù)極材料應(yīng)用在鋰電池內(nèi)部,仍存在很多尚未解決的難題。其中最為突出的,就是鋰負(fù)極在電池充放電循環(huán)的過(guò)程中的枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題。鋰枝晶的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致電池容量下降、體積膨脹、甚至引發(fā)電池短路爆炸等嚴(yán)重的安全問(wèn)題。基于以上原因,本文從不同的角度出發(fā),通過(guò)在鋰負(fù)極表面覆蓋人工復(fù)合膜,和用官能團(tuán)改性后的金屬骨架對(duì)鋰電極進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理的方法,希望可以?xún)?yōu)化電池負(fù)極結(jié)構(gòu),改善負(fù)極表面鋰離子的沉積均勻程度,以實(shí)現(xiàn)枝晶生長(zhǎng)的有效抑制,保護(hù)負(fù)極表面形貌,提高電池循環(huán)性能。（1）本文首先制備了高純度NiO粉末,進(jìn)而以PVDF-HFP成膜,按照NiO與PVDF-HFP的不同質(zhì)量比,制備了PVDF-HFP/NiO人工復(fù)合膜并應(yīng)用在Li/Li對(duì)稱(chēng)電池中,其中含有10%復(fù)合濃度的保護(hù)膜在實(shí)驗(yàn)中的保護(hù)效果尤為突出,在0.5mA/cm²的... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景
    1.2 鋰電池原理簡(jiǎn)介
    1.3 鋰枝晶生長(zhǎng)理論
    1.4 抑制鋰枝晶生長(zhǎng)策略
        1.4.1 電解液的優(yōu)化
        1.4.2 固態(tài)電解質(zhì)
        1.4.3 結(jié)構(gòu)化負(fù)極
        1.4.4 鋰金屬表面改性
    1.5 本論文的研究目的及意義
    1.6 本論文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 人工PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜的制備及其在鋰金屬保護(hù)中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料、儀器及表征測(cè)試方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑
        2.2.2 表征及測(cè)試方法
    2.3 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜的制備
        2.3.1 NiO粉末的制備
        2.3.2 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜的制備
    2.4 復(fù)合膜的物相分析
    2.5 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜在電池中的應(yīng)用研究
        2.5.1 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜對(duì)Li/Li對(duì)稱(chēng)電池性能影響
        2.5.2 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜在Li-Cu半電池中的應(yīng)用研究
        2.5.3 PVDF-HFP/NiO復(fù)合膜對(duì)Li/NCM全電池的性能提升
    2.6 復(fù)合膜對(duì)鋰負(fù)極形成保護(hù)的機(jī)理解釋
    2.7 本章小結(jié)
第三章 利用聚丙烯腈改性泡沫銅骨架制備三維鋰負(fù)極及其對(duì)電池性能的影響
    3.1 引言
    3.2 本章實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及表征測(cè)試手段
    3.3 銅電極的表面改性與表征
        3.3.1 聚丙烯腈-銅片電極的制備
        3.3.2 PAN硫代酰胺化溶液及電極片的物相表征
    3.4 Li/Cu電池恒電流循環(huán)庫(kù)倫效率測(cè)試:
    3.5 泡沫銅代替銅片實(shí)驗(yàn)
        3.5.1 泡沫銅電極與普通銅片電極性能對(duì)比
        3.5.2 含氮官能團(tuán)泡沫銅骨架Li/Cu半電池測(cè)試
        3.5.3 含氮官能團(tuán)泡沫銅骨架鍍鋰電極Li/Li對(duì)稱(chēng)電池
        3.5.4 含氮官能團(tuán)泡沫銅骨架鍍鋰電極Li/NCM全電池
    3.6 實(shí)驗(yàn)機(jī)理
        3.6.1 泡沫銅孔隙率的測(cè)定
        3.6.2 表面結(jié)合能計(jì)算
    3.7 本章小結(jié)
第四章 利用乙腈改性硫化后的泡沫銅骨架制備三維鋰負(fù)極及其對(duì)電池性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器
    4.3 銅片表面改性處理
        4.3.1 含氮官能團(tuán)銅片電極的制備
        4.3.2 含氮官能團(tuán)銅片電極的表征
    4.4 Li/Cu半電池測(cè)試
    4.5 泡沫銅表面改性處理及性能測(cè)試
        4.5.1 Li/Cu半電池性能測(cè)試
        4.5.2 Li/Li對(duì)稱(chēng)電池性能測(cè)試
        4.5.3 Li/NCM全電池測(cè)試
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋰離子電池氧化硅基復(fù)合負(fù)極材料的制備和電化學(xué)性能研究[D]. 呂鵬鵬.北京科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3170642