鋰硫電池理論比能量為2600 Wh/kg,與其他鋰離子電池相比,其優(yōu)勢在于能量密度高、成本低、對環(huán)境污染小。但鋰硫電池仍存在一些不足,如負極材料枝晶化所引起的安全問題,正極材料硫體積膨脹所導(dǎo)致的容量損失問題等,這些問題嚴(yán)重制約了鋰硫電池的實際應(yīng)用。為了解決鋰硫電池充放電過程中鋰負極的鋰枝晶問題和硫正極的體積膨脹問題,本文通過將自修復(fù)聚硅氧烷引入負極的固體電解質(zhì)相界面膜（SEI膜）中來抑制鋰枝晶,同時利用自修復(fù)聚硅氧烷做粘結(jié)劑來緩解正極硫的體積膨脹引起的硫脫落。首先在鋰沉積過程中采用原位生成的方法將SEI膜沉積到含有自修復(fù)的聚硅氧烷涂層的銅箔表面,得到了穩(wěn)定的鋰金屬負極。自修復(fù)聚硅氧烷網(wǎng)絡(luò)使生成的SEI層能夠隨時適應(yīng)鋰沉積過程中體積的變化,且能在鋰枝晶刺穿后自修復(fù),以此來抑制鋰枝晶產(chǎn)生,減少電極與電解液不利反應(yīng)。得到的鋰負極具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。將此電極應(yīng)用于Li/Li Fe PO4電池時,循環(huán)300次后放電容量仍保持有99%,庫侖效率能達到99.5%。接下來將自修復(fù)聚硅氧烷作為粘結(jié)劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PVDF粘結(jié)劑來解決鋰硫電池正極材料硫的體積膨脹問題。由于聚硅氧烷具有優(yōu)良的拉伸性能和自修復(fù)性... 

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

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

非晶中空碳納米球涂覆鋰金屬電極利用原理

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文報道[47]的采用氮（N）摻雜石墨烯作為鋰鍍基體，來調(diào)整金屬的成核和抑制枝晶長（含氮官能團，如氮摻雜石墨烯、吡啶等，會引導(dǎo)金屬負極表面的金屬鋰的成均勻）。實驗結(jié)果顯示，N 摻雜的石墨烯改性的 Li 金屬電極在電池的循環(huán)過程表現(xiàn)出無枝晶的形態(tài)，并在近 200 個循環(huán)保持 98%的高庫倫效率,再例如清華大的程新兵在文章中報道的改性方法[48]，采用具有較多極性基團的玻璃纖維來改負極表面如圖 1-2 所示，對于普通電極，表面非常難做到絕對光滑，這就引起了離子的優(yōu)先吸附，造成了鋰的不均勻沉積，也就造成了更嚴(yán)重的枝晶現(xiàn)象。

6圖 1-3 不同沉積量時普通電極與改性電極循環(huán)后 SEM[48]a-c) 常規(guī) Cu 基底 d-f) GF 修飾的 Cu 基底上 g-i) 底部，j-l)中間 m-o) 頂層1.2.3 鋰硫電池正極體積膨脹研究現(xiàn)狀妨礙鋰硫電池應(yīng)用的一個主要原因就是鋰硫電池正極的體積膨脹，在鋰硫電池充放電過程中，α-S8(2.07 g/cm3) 和 Li2S(1.66 g/cm3)的密度相差較大，這就導(dǎo)致了 Li2S 與集流體接觸不良、活性物質(zhì)脫落等一系列問題，這也就使鋰硫電池在循環(huán)過程中容量逐漸降低，體積變化也會帶來巨大的安全隱患，大大的限制了鋰硫電池的應(yīng)用。為了解決鋰硫電池正極的體積膨脹問題，國內(nèi)外科學(xué)家都進行了很大的努力

【參考文獻】：
期刊論文
[1]手機回收 助力綠色生活[J]. 夕月.  綠色中國. 2015(02)
[2]Li-S電池硫正極性能衰減機理分析及研究現(xiàn)狀概述[J]. 刁巖,謝凱,洪曉斌,熊仕昭.  化學(xué)學(xué)報. 2013(04)

博士論文
[1]消費外部性的經(jīng)濟學(xué)、人口學(xué)分析[D]. 俞海山.華東師范大學(xué) 2005

碩士論文
[1]用廢鋅錳電池從煙氣中脫硫過程的理論與工藝研究[D]. 張莎.蘭州理工大學(xué) 2012



本文編號：3390682