稳定锂金属负极的三维碳框架材料的制备及其性能研究

发布时间：2021-03-14 14:15

　　锂金属负极具有超高的理论比容量,但存在枝晶生长、锂的高反应活性以及巨大的体积变化等一系列问题。引入框架结构对锂金属负极进行改性是一种行之有效的策略。本文设计了两种不同结构的三维碳框架,来探究框架材料对锂金属负极的稳定机理和作用。本文研究内容可以归纳为以下两点:1.通过对天然木头进行化学和碳化处理,制备了碳片堆叠的三维结构框架。该层叠结构具有大的表面积比与机械强度,将其作为锂的沉积基底,能够很好容纳锂金属的沉积,并抑制循环过程中的锂金属的体积变化。且碳化后保留的极性位点可以固定Ag纳米颗粒作为亲锂位点,来引导锂的定向沉积行为。在片层结构里定向的锂沉积可以很好地将锂限制在特定区域内,并且从空间上控制锂枝晶的生长,实现锂负极良好的循环性能。在锂对称电池,1 mA/cm2、1 mAh/cm2的测试条件下,该功能化的三维生物质碳框架可以保持1400小时稳定循环寿命,并保持着极低的过电位（10 mV）。2.通过煅烧铁镍普鲁士蓝类似物与三聚氰胺,制备了多位点结构的氮掺杂碳纳米管（Fe/Ni@N-CNTs）。采用三维的碳纳米管框架作为锂的沉积框架,能够有效缓解锂的体积膨胀。除此之外,Fe/Ni@N-C... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１以电动汽车续航里程评估的各种充电电池能量密度以及成本［２ｎ??１．２锂金属负极电池概述??

图１．２锂离子电池（ａ）与锂金属负极电池（ｂ）结构与工作原理ｌ２８】??

图１．３多种不同类型的锂枝晶微观形貌的电镜图以及相应示意图［６５１??


本文编号：3082341