為支撐微機(jī)電系統(tǒng)、微型醫(yī)療器械、無線通信、傳感器及動(dòng)力汽車等新興領(lǐng)域的發(fā)展需求,鋰離子電池亟待解決能量密度低、功率密度差等問題。提高鋰電池能量密度最直接的方法是提高電極材料的比容量和電壓平臺(tái)。正極材料的比容量、氧化還原電位直接影響電池的能量密度,其中電子/離子傳導(dǎo)動(dòng)力學(xué)直接影響著電池內(nèi)部電阻,進(jìn)而影響電池容量釋放效率和倍率性能。本文以LiCoO₂為研究對象,通過引入Li_0.35La_0.56TiO₃（LLTO）固態(tài)電解質(zhì)薄膜改善鋰離子在LiCoO₂電極界面和LiCoO₂薄膜體相的傳輸動(dòng)力學(xué)。對于傳統(tǒng)LiCoO₂極片,沉積的LLTO固態(tài)電解質(zhì)薄膜作為人造正極電解質(zhì)界面（CEI）膜,它有效抑制了電極與電解液的界面副反應(yīng);降低了電極界面電荷轉(zhuǎn)移阻抗,高離子傳導(dǎo)特性又增強(qiáng)了電極界面離子傳輸;進(jìn)而提升了LiCoO₂電極的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。基于LiCoO₂薄膜體相離子傳導(dǎo)能力遠(yuǎn)低于電子傳導(dǎo)能力的問題,... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

不同儲(chǔ)能電池的發(fā)展趨勢[6]

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文2如圖1-2所示，具有能量密度高、功率密度大、壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢的鋰離子電池早已被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)等3C電子產(chǎn)品上。隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池也被應(yīng)用于手持電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、新能源汽車等領(lǐng)域[7]，但與傳統(tǒng)燃油汽車相比，其在續(xù)航里程、充電時(shí)間和安全性方面的劣勢而被廣泛詬玻以上這些劣勢與電池的能量密度、功率密度和安全性一一相對應(yīng)。此外，隨著電子和信息技術(shù)的快速發(fā)展，微型化鋰離子電池被認(rèn)為是生物醫(yī)療設(shè)備（起搏器、助聽器、除顫器、體內(nèi)成像等）、自供電微電子設(shè)備（微型變送器、傳感器、執(zhí)行器等）等領(lǐng)域的理想能量供給來源。這些設(shè)備外形大小為毫米級(jí)或更小尺寸，這將對鋰離子電池能量密度、功率密度等性能參數(shù)提出了更高的要求。因此，具有高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命及高安全性的鋰離子電池是未來的發(fā)展方向。圖1-2鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域[7]1.2鋰離子電池1.2.1鋰離子電池工作原理插層材料很早就被提出作為可充電電池的電極，或者作為電極（主要是正極）之一，或者同時(shí)作為正極和負(fù)極，通過容納陽離子或陰離子實(shí)現(xiàn)能源存儲(chǔ)。在“鋰離子電池”這個(gè)名稱正式被賦予使用碳負(fù)極的特定電池設(shè)計(jì)之前，電池曾經(jīng)以不同名稱（離子轉(zhuǎn)移電池、梭式旋塞電池、搖椅電池等）和各種插層材料而為人所知[6,8-9]。插層概念來源于宿主-客體化學(xué)，它研究宿主和客體物種之間的非共價(jià)鍵實(shí)現(xiàn)的超分子結(jié)構(gòu)，這種主-客體復(fù)合材料通常表現(xiàn)出與原材料不同的新性質(zhì)，并且它們

第一章緒論3鍵合的非共價(jià)性質(zhì)，使得它們的形成是可逆的[10-12]。如圖1-3所示，以商業(yè)化鋰離子電池為例，其正極活性材料為鈷酸鋰，負(fù)極活性材料為石墨。鋰離子電池充電狀態(tài)下，外部電路提供外電場，鋰離子從鈷酸鋰結(jié)構(gòu)中脫出，通過只傳導(dǎo)離子的電解液到達(dá)負(fù)極，電子則通過外電路到達(dá)銅箔，鋰離子和電子在石墨中復(fù)合，形成LiC6，放電的時(shí)候，外電路接上負(fù)載導(dǎo)通，電子從外電路迅速到達(dá)鋁箔，鋰離子從石墨中脫出，通過電解液傳輸至鈷酸鋰表面，鈷酸鋰材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鋰離子嵌入到鈷酸鋰結(jié)構(gòu)中。其中，多孔高分子隔膜的主要作用是對正極和負(fù)極起到物理隔絕的作用，同時(shí)其內(nèi)部的多維孔道只允許鋰離子通過，實(shí)現(xiàn)電子絕緣、離子導(dǎo)通的效果[13]。圖1-3商業(yè)化鋰離子電池示意圖[13]隨著鋰離子電池的發(fā)展，鋰離子電池的安全性問題得到了廣泛關(guān)注。易燃有機(jī)電解液被認(rèn)為是影響電池安全的根本問題。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為采用固態(tài)電解質(zhì)替代有機(jī)電解液能徹底解決鋰離子電池安全問題。如圖1-4所示，與傳統(tǒng)的鋰離子電池(a)(b)圖1-4傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池與固態(tài)鋰離子電池結(jié)構(gòu)對比：(a)傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池結(jié)構(gòu)，(b)全固態(tài)鋰離子電池結(jié)構(gòu)[14]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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