金屬鋰具有高比容量(3860 mAh g^-1)和最低的還原電位（-3.040 V vs.SHE）,被譽(yù)為電池儲(chǔ)能界的“圣杯”,是下一代高性能電池的理想負(fù)極選擇。然而,鋰枝晶的生長(zhǎng)、低庫(kù)侖效率和安全問(wèn)題限制了金屬鋰負(fù)極在二次電池中的實(shí)際應(yīng)用。本文構(gòu)造三維親鋰的銀和氮摻雜石墨烯氣凝膠材料,制備減緩鋰枝晶生長(zhǎng)的金屬鋰復(fù)合負(fù)極,旨在提高金屬鋰負(fù)極的安全性。采用水熱法以及凍干和高溫處理制備了三維多孔銀石墨烯氣凝膠（GA-Ag）,并探究出制備GA-Ag材料的最佳條件。一方面,三維多孔結(jié)構(gòu)具有很高的比表面積,降低了電極的真實(shí)電流密度,為金屬鋰的沉積提供較大的空間;另一方面,加入的銀可以為均勻的金屬鋰沉積提供強(qiáng)親和力,降低金屬鋰成核過(guò)電位�；谏鲜鰞蓚�(gè)原因的協(xié)同作用,在0.5 mA cm^-2,1 mAh cm^-2的測(cè)試條件下,金屬鋰沉積在GA-Ag電極上的庫(kù)侖效率可以保持在99%以上循環(huán)120次。此外,沉積金屬鋰后,與Li Fe PO4（LFP）裝配的全電池LFP/Li-GA-Ag全電池的比容量高達(dá)144 mAh g^-1

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖[5]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2所示，LIBs主要由正極、負(fù)極、膈膜和電解液四部分組成。圖1-1鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖[5]1.2.1鋰離子電池的基本原理鋰離子電池，又稱(chēng)為“搖椅式電池”，主要工作原理（正極以鈷酸鋰為例）如下[6]：C+xLi++xe-=LixC（負(fù)極）(1-1)....

圖1-2鋰離子電池的基本原理示意圖[7]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2所示，LIBs主要由正極、負(fù)極、膈膜和電解液四部分組成。圖1-1鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖[5]1.2.1鋰離子電池的基本原理鋰離子電池，又稱(chēng)為“搖椅式電池”，主要工作原理（正極以鈷酸鋰為例）如下[6]：C+xLi++xe-=LixC（負(fù)極）(1-1)....

圖1-3充放電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)以及死鋰的形成示意圖[27]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文41.3金屬鋰負(fù)極的研究進(jìn)展及存在問(wèn)題1.3.1金屬鋰負(fù)極概述隨著化石能源的枯竭、新能源汽車(chē)和電子設(shè)備的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求日益增強(qiáng)，目前鋰離子電池正在接近其能量極限，正極NCM、NCA發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸，難以滿足日益增長(zhǎng)的高能量密度電池和大規(guī)模儲(chǔ)能....

圖1-4（a）高維相和低維相的示意圖；（b）表面能相對(duì)金屬鋰上可能的SEI成分的表面擴(kuò)散能壘[25]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5在鋰金屬負(fù)極成為一種可行的技術(shù)之前，至少有四個(gè)主要的障礙：鋰枝晶、固體電解質(zhì)界面膜不穩(wěn)定、循環(huán)過(guò)程中幾乎無(wú)限的相對(duì)尺寸變化以及金屬鋰和電解質(zhì)之間的持續(xù)反應(yīng)不可逆轉(zhuǎn)地消耗了這兩種物質(zhì)。1.3.2.1金屬鋰枝晶問(wèn)題在充放電的過(guò)程中，金屬鋰易于枝晶狀生長(zhǎng)....

本文編號(hào)：4029937