鋰離子電池作為目前應用極為廣泛的二次能源儲存裝置,如何提高電池的各項性能,一直是眾多研究人員努力的方向。在電池負極材料的選擇方面,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）,堪稱是鋰二次電池的理想負極材料。然而,將金屬鋰直接作為負極材料應用在鋰電池內(nèi)部,仍存在很多尚未解決的難題。其中最為突出的,就是鋰負極在電池充放電循環(huán)的過程中的枝晶生長問題。鋰枝晶的出現(xiàn)會導致電池容量下降、體積膨脹、甚至引發(fā)電池短路爆炸等嚴重的安全問題�；谝陨显�,本文從不同的角度出發(fā),通過在鋰負極表面覆蓋人工復合膜,和用官能團改性后的金屬骨架對鋰電極進行結構化處理的方法,希望可以優(yōu)化電池負極結構,改善負極表面鋰離子的沉積均勻程度,以實現(xiàn)枝晶生長的有效抑制,保護負極表面形貌,提高電池循環(huán)性能。（1）本文首先制備了高純度NiO粉末,進而以PVDF-HFP成膜,按照NiO與PVDF-HFP的不同質量比,制備了PVDF-HFP/NiO人工復合膜并應用在Li/Li對稱電池中,其中含有10%復合濃度的保護膜在實驗中的保護效果尤為突出,在0.5mA/cm²的... 

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

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：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 鋰電池原理簡介
    1.3 鋰枝晶生長理論
    1.4 抑制鋰枝晶生長策略
        1.4.1 電解液的優(yōu)化
        1.4.2 固態(tài)電解質
        1.4.3 結構化負極
        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 本論文主要研究內(nèi)容
第二章 人工PVDF-HFP/NiO復合膜的制備及其在鋰金屬保護中的應用
    2.1 引言
    2.2 實驗材料、儀器及表征測試方法
        2.2.1 實驗材料及試劑
        2.2.2 表征及測試方法
    2.3 PVDF-HFP/NiO復合膜的制備
        2.3.1 NiO粉末的制備
        2.3.2 PVDF-HFP/NiO復合膜的制備
    2.4 復合膜的物相分析
    2.5 PVDF-HFP/NiO復合膜在電池中的應用研究
        2.5.1 PVDF-HFP/NiO復合膜對Li/Li對稱電池性能影響
        2.5.2 PVDF-HFP/NiO復合膜在Li-Cu半電池中的應用研究
        2.5.3 PVDF-HFP/NiO復合膜對Li/NCM全電池的性能提升
    2.6 復合膜對鋰負極形成保護的機理解釋
    2.7 本章小結
第三章 利用聚丙烯腈改性泡沫銅骨架制備三維鋰負極及其對電池性能的影響
    3.1 引言
    3.2 本章實驗材料、設備及表征測試手段
    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)庫倫效率測試:
    3.5 泡沫銅代替銅片實驗
        3.5.1 泡沫銅電極與普通銅片電極性能對比
        3.5.2 含氮官能團泡沫銅骨架Li/Cu半電池測試
        3.5.3 含氮官能團泡沫銅骨架鍍鋰電極Li/Li對稱電池
        3.5.4 含氮官能團泡沫銅骨架鍍鋰電極Li/NCM全電池
    3.6 實驗機理
        3.6.1 泡沫銅孔隙率的測定
        3.6.2 表面結合能計算
    3.7 本章小結
第四章 利用乙腈改性硫化后的泡沫銅骨架制備三維鋰負極及其對電池性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗材料及儀器
    4.3 銅片表面改性處理
        4.3.1 含氮官能團銅片電極的制備
        4.3.2 含氮官能團銅片電極的表征
    4.4 Li/Cu半電池測試
    4.5 泡沫銅表面改性處理及性能測試
        4.5.1 Li/Cu半電池性能測試
        4.5.2 Li/Li對稱電池性能測試
        4.5.3 Li/NCM全電池測試
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu.  Nano-Micro Letters. 2014(04)
[3]鋰離子電池SnS2基負極材料[J]. 劉欣,趙海雷,解晶瑩,王可,呂鵬鵬,高春輝.  化學進展. 2014(09)
[4]鋰離子電池基礎科學問題（Ⅸ）——非水液體電解質材料[J]. 劉亞利,吳嬌楊,李泓.  儲能科學與技術. 2014(03)
[5]動力鋰離子電池撞擊過程中熱穩(wěn)定性研究[J]. 王宏偉,劉軍,鄧爽,肖海清,杜曉莉,王超,楊宗輝.  電池工業(yè). 2012(02)
[6]PVDF-HFP鋰離子電池膜的研究進展[J]. 張拴芬,辛冠瓊,張學俊.  電池工業(yè). 2012(01)
[7]Fe-Ni合金薄膜組成準確測量的XPS研究[J]. 王海,程斌,宋小平,劉芬.  稀有金屬. 2010(03)
[8]新型能量儲存系統(tǒng)評析[J]. 王高軍,趙娜紅,吳宇平.  新材料產(chǎn)業(yè). 2008(05)
[9]硫代酰胺基螯合纖維的合成及其吸附性能研究[J]. 趙振新,馬步偉,梁志宏,原思國,朱書全.  離子交換與吸附. 2006(05)
[10]鑭鎳銅鈷儲氫合金的制備與性質[J]. 高恩慶,周正宇.  應用化學. 1997(01)

博士論文
[1]鋰離子電池氧化硅基復合負極材料的制備和電化學性能研究[D]. 呂鵬鵬.北京科技大學 2015



本文編號：3170642