鋰金屬電池因?yàn)槠錁O高的能量密度而受到廣泛的關(guān)注。就其負(fù)極材料鋰金屬而言,由于鋰的不均勻沉積會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶引起短路,導(dǎo)致電池循環(huán)性能差及安全性問題。就鋰金屬電池中的鋰硫電池而言,硫正極無需催化即可反應(yīng),是最有希望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的一類鋰金屬電池;但卻存在著硫單質(zhì)及放電產(chǎn)物不導(dǎo)電、體積變化和多硫化物穿梭效應(yīng)等問題。本論文針對(duì)上述問題,進(jìn)行了相應(yīng)的研究工作,具體如下:1.利用天然木頭的三維骨架結(jié)構(gòu),將銀納米粒子負(fù)載在碳化的三維木頭孔道上,然后在其中電化學(xué)沉積足量的金屬鋰,成功地設(shè)計(jì)了一種在長(zhǎng)時(shí)間電池循環(huán)過程中不產(chǎn)生鋰枝晶的復(fù)合金屬鋰負(fù)極。該復(fù)合負(fù)極利用了天然木頭材料所保留的結(jié)構(gòu)完整且排列整齊的孔道作為骨架,有著足夠的空間供鋰沉積,這可以大大減小循環(huán)過程中鋰負(fù)極的體積的變化。同時(shí),銀納米粒子則由于其親鋰性而作為誘導(dǎo)鋰沉積的種子,可以幫助鋰在碳骨架的孔道之中均勻的沉積,從而避免鋰枝晶的形成。半電池測(cè)試及全電池測(cè)試結(jié)果表明,負(fù)載銀的復(fù)合鋰負(fù)極電池循環(huán)性能最好也最穩(wěn)定。其在半電池中,在電流密度為1 mA cm^-2及3 mA cm^-2下能分別穩(wěn)定運(yùn)行450 h和30... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-4 鋰枝晶的生長(zhǎng)模型示意圖[47]Figure 1-4 the growth model of lithium dendritesBrissot and Chazalviel 等人為了量化各因素對(duì)于鋰枝晶生長(zhǎng)的影響，將桑德方程引入了其中來描述鋰枝晶的生長(zhǎng)過程，并通過一系列的研究歸納成如下的方程式。這個(gè)公式將鋰枝晶的形成和一些比較關(guān)鍵的電池材料本征性質(zhì)聯(lián)系了起來。其中 τ的單位是時(shí)間，其表示的意思為電池從開始循環(huán)到出現(xiàn)鋰枝晶的時(shí)間。對(duì)于研究者來說，自然是希望這個(gè)值越大越好，越大意味著電池內(nèi)部還處于比較平穩(wěn)的狀態(tài)，沒有出現(xiàn)鋰

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文的比較穩(wěn)定的中間層膜。之后，在與鋰金屬接觸的表面也就是如中間示意圖最左邊所示那樣，形成以 LiF、LixC 等為主的里層膜。然后在最外面會(huì)因?yàn)檫M(jìn)一步的電解液還原過程而生成疏松的以 LiOH、ROCO2Li 等成分為主的外層膜。SEI 膜成分的復(fù)雜性及其本身的脆弱性對(duì)于科研工作者來說是一個(gè)比較大的挑戰(zhàn)，許多的改性研究都已經(jīng)見諸報(bào)導(dǎo)[71-75]。


本文編號(hào)：3471880