鋰離子電池由于具有高能量密度、高功率密度、高充放電效率、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)等顯著優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、手提電腦、電動(dòng)汽車等。然而,目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)接近研究的瓶頸,難以滿足長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需求,探究新型的電極材料是鋰離子電池研究的重要方向。其中,設(shè)計(jì)高性能負(fù)極材料代替商業(yè)石墨是提升能量密度的有效方法。轉(zhuǎn)換類過(guò)渡金屬硫化物具有理論容量高、制備成本低、來(lái)源廣泛等優(yōu)勢(shì),因此極具應(yīng)用前景。然而該類材料尚需克服固有電子/離子導(dǎo)電率低、體積膨脹問(wèn)題。金屬鋰負(fù)極具有最低氧化還原電位（-3.04 V）及高理論容量(3860 mA h g^-1),被稱為負(fù)極的“無(wú)冕之王”。但是,鋰金屬高的反應(yīng)活性造成其極易與有機(jī)電解液發(fā)生副反應(yīng),產(chǎn)生鋰枝晶,損害負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性,同時(shí)引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。固態(tài)電解質(zhì)能夠極大提高鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性及電池的安全性,從而實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池的應(yīng)用。基于以上考慮,本論文首先以高理論容量的硫化鉬為負(fù)極材料,通過(guò)對(duì)其固有分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),提高材料的本征離子電導(dǎo)率,同時(shí)緩解體積效應(yīng);隨后,以金屬鋰為負(fù)極,通過(guò)無(wú)機(jī)填料制備聚環(huán)氧乙烷（PEO）基復(fù)合電解質(zhì),提高鋰金屬... 

【文章來(lái)源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型電池的能量密度和功率密度對(duì)比

物替代金屬鋰致使負(fù)極電壓升高，兩極電勢(shì)差減小，影響能量密度來(lái)的二十多年，鋰離子電池經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展與完善，其能量密度、功能等都得到大幅度的提升。為滿足能源需求，鋰-硫電池、鋰-空氣、鋰電池的開發(fā)也在持續(xù)進(jìn)行[24-29]。電池工作原理電池又被稱為“搖椅式電池”，是通過(guò)鋰離子在電池內(nèi)部的正負(fù)極之，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)化的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。鋰離子電，依次為正極集流體、正極、隔膜、電解液、負(fù)極、負(fù)極集流體。圖化的鋰離子電池工作原理。充電過(guò)程中，隨著電壓的不斷升高，到截子電池完成一次充電過(guò)程。此時(shí)在電池內(nèi)部，鋰離子從正極材料中脫過(guò)隔膜到達(dá)并嵌入負(fù)極材料；與此同時(shí)電子由正極集流體流經(jīng)外電路持電池的電荷平衡狀態(tài)。相反，放電時(shí)，電壓不斷降低，到截止電壓程。此時(shí)在電池內(nèi)部，鋰離子從負(fù)極材料脫出，經(jīng)過(guò)電解液擴(kuò)散穿過(guò)

容量為 1675 mA h g-1；氧氣的理論比容量為 3351 mA h g-1)[31]。極材料有石墨、無(wú)定型碳、鈦酸鋰以及硅基材料。其中，石墨、工作電位低、電導(dǎo)性高、鋰離子擴(kuò)散系數(shù)高以及體積膨脹率達(dá) 95%。電池負(fù)極分類電池負(fù)極電池自上世紀(jì)90年代已逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，搶占能源市場(chǎng)的大份成部分中，正/負(fù)電極材料的選擇與制備是直接影響電池性能的常見的正極材料有 LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiFeO4以及三石墨碳、無(wú)定型碳和硅基材料。在近些年的不斷探究中，除努力人員也在尋求新型材料替換傳統(tǒng)石墨負(fù)極。如圖 1-3 所示，根據(jù)鋰離子電池負(fù)極材料劃分為 3 種，不同類型的負(fù)極材料可帶來(lái)不


本文編號(hào)：3028025