温度对锂负极沉积行为影响的研究

发布时间：2020-12-06 08:04

　　金属锂具有最低的还原电位（-3.04 V）、较小的密度(0.59 g cm^-3)和最高的理论比容量(3860 mAh g^-1),是最有潜力的下一代锂二次电池的负极材料。以往研究表明,电解液体系及电解液添加剂、电流密度、沉积容量等因素均会显著的影响金属锂的沉积动力学。而温度作为一个关键的动力学参数,会影响金属锂沉积过程中可能发生的任何电化学/化学反应过程,如电解液的分解,电解液-锂界面的形成、锂的形核与生长,这些反应均与温度有着强烈的依赖关系。目前,温度对不同电解液体系、电流密度以及沉积容量条件下金属锂沉积动力学的影响尚未得到系统的研究。因此,本文选择了两种典型的电解液体系（碳酸酯电解液1 M LiPF₆EC/DMC/EMC和醚类电解液1 M LiTFSI DOL/DME+1 wt%LiNO₃）来深入研究在-20^oC至60^oC温度范围内的金属锂的形核和生长行为;详细探究金属锂在沉积溶解过程中温度与库伦效率之间的关系,并拓展至不同电流密度和沉积容量来详细验证这... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

从1800年至今一次电池和二次电池技术的发展历程

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文20 世纪 70 年代，Stanley Whittingham 发展了首个可充放电的锂二次电池；，日本松下电器工业有限公司研制出 Li/CFx电池并用于航空航天和起搏器应72 年，James R. Moser 和 Alan A. Schneider 申请了 Li-I2电池专利[22]；随后，Li/M池因其体积较小被广泛用于消费电子领域，这大大地推动了锂金属电池的发展 世纪 80 年代末，Moli 公司实现了锂金属电池的商业化，其开发的 Li-MoS2电现数百次循环，但因锂枝晶引发的火灾事故频繁发生，在随后的几年里，研究各种方法对锂金属电池进行改善，但仍然未能解决安全性能问题[24-25]。此同时，，索尼公司采用碳材料替代金属锂作为负极，并成功开发出了安全可靠的锂离，这导致了锂金属电池从商业化市场退出。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文又再一次被人们广泛关注，提高锂金属电池的安全性的再次成为人们研究的热点。1.2.2 金属锂负极面临的问题锂金属电池采用金属锂为负极，采用硫（S）、磷酸铁锂（LiFePO4）、钴酸锂（LiCoO2）等材料为正极，其中，正极材料在过去数十年得到了广泛的研究和发展，其性能已实现大幅度优化。但金属锂这一新型负极还存在库伦效率低、循环性能不佳、安全性能差等缺点。近年来，研究者们详细研究了金属锂的失效机制，发现其主要原因与金属锂沉积溶解过程有关，图 1.3 显示了金属锂负极在液态有机电解液体系中的沉积和溶解过程[28]。


本文编号：2901023