鋰/鈉金屬負(fù)極具有低氧化還原電勢(shì)和高容量,因此直接用鋰/鈉金屬負(fù)極代替碳或合金類的負(fù)極,在鋰/鈉離子電池中是非常需要的。然而,在反復(fù)沉積/溶解過(guò)程中,鋰/鈉金屬枝晶生長(zhǎng)和低庫(kù)侖效率等難以克服的問(wèn)題阻礙了鋰/鈉金屬負(fù)極在高能量電池中的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)均勻的成核和構(gòu)建穩(wěn)定均勻的固態(tài)電解質(zhì)界面膜（SEI膜）是解決這些問(wèn)題的兩種有效策略,并且因?yàn)殂~箔是電池工業(yè)中常用的負(fù)極集流體,能在商用銅集流體上實(shí)現(xiàn)這些是具有實(shí)際意義的。本文在銅集流體建立親鋰性表面層和人工保護(hù)層的簡(jiǎn)便方法,改善了鋰/鈉金屬沉積/溶解行為,為穩(wěn)定鋰/鈉金屬負(fù)極提供了新的方法。采用化學(xué)鍍的方法,在銅箔上構(gòu)建了納米結(jié)構(gòu)的親鋰銀層,用于鋰金屬集流體。均勻分布在銅箔上的親鋰性銀顆粒,可以減少電極的成核過(guò)電位,確保鋰的均勻成核和隨后的光滑的鋰沉積。結(jié)果表明,在1 mA cm^-2的電流密度下,修飾后的銅集流體能夠穩(wěn)定循環(huán)高達(dá)360 h,并且在1 mA cm^-2下實(shí)現(xiàn)100個(gè)循環(huán)內(nèi)的平均庫(kù)倫效率高達(dá)94.5%。此外,Li@CuAg||LiFePO₄全電池也具有好的循環(huán)性能和低的... 

【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)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰金屬負(fù)極起源于其高反應(yīng)性和巨大的體積變化引起的問(wèn)題之間的相關(guān)性[20]

循環(huán)的鈉金屬電池示意圖

Cui 等證明了通過(guò)操縱 Li2S8和 LiNO3的化學(xué)反應(yīng)，可以有效地抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)[40]。而且通過(guò)控制 Li2S8和 LiNO3的濃度，可以在鋰上形成穩(wěn)定且均勻的 SEI 表面，極大地減少電解液的分解和枝晶的生長(zhǎng)。在邊緣鋰沉積區(qū)域（由于缺乏物理的限制，枝晶最容易生長(zhǎng)的地方。）進(jìn)行觀察——鋰離子電池中最容易在快速充電和長(zhǎng)期循環(huán)期間形成鋰枝晶地區(qū)，他們發(fā)現(xiàn)在這兩種添加劑的協(xié)同作用下，電流密度為 2 mA cm-2和沉積的鋰容量為 6 mAh cm-2（約為商用鋰離子電池的容量的兩倍）都沒(méi)有鋰枝晶的生成。他們的研究結(jié)果還表明了長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是鋰硫電池的副反應(yīng)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂疲闺姵厥芤�。Zhang 等在 LiTFSI-LiBOB 雙鹽碳酸鹽電解液中，優(yōu)化了 LiPF6的最佳添加量（0.05 M），可以極大地改善鋰金屬電池的充電性能和可循環(huán)性能[41]。在電流密度為 1.75 mA cm-2和電極負(fù)載容量為 1.75 mAh cm-2的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)以及幾乎不變的電極過(guò)電位。微量的 LiPF6添加劑不僅在穩(wěn)定鋁集流體方面起著關(guān)鍵作用，而且更重要的是還能誘導(dǎo)了一個(gè)堅(jiān)固且導(dǎo)電的 SEI 膜（富含聚碳酸酯），聚碳酸酯可以有效地將孤立/“死”鋰金屬結(jié)合到塊狀鋰金屬負(fù)極中。增強(qiáng)的界面穩(wěn)定性允許鋰金屬電池在大電流密度下的可持續(xù)運(yùn)行。


本文編號(hào)：3615230