高电压高面密度锂金属电池界面性能的研究
发布时间：2020-12-07 19:47
近年来,高能量密度锂离子电池受到学术界和产业界的广泛关注。而实现高能量密度锂金属电池的基本途径就是采用高比容量负极材料（如锂金属）匹配高电压正极材料（如钴酸锂）,同时增加正极活性负载量。然而在高电压体系下,电极与传统电解液之间的界面不稳定性会导致电解液的持续分解,从而导致正极过渡金属元素的溶出,以及负极锂枝晶的产生。这些问题最终导致电池循环性能的衰减。因此提高电极/电解液界面稳定性是改善电池循环性能的有效方法。目前为止,比较可行的方法就是对锂金属负极表面进行修饰或者使用添加剂。其具体研究内容如下:（1）通过在锂金属表面涂覆一层聚氧化乙烯（PEO）来提高锂金属/电解液界面的稳定性,延长高电压（4.55 V）高面密度（12 mg/cm2）钴酸锂/锂金属电池的循环寿命。研究结果表明,通过PEO修饰,使得电池的循环稳定性得到了极大的提升,电池循环90圈,其容量保持率为76%。通过SEM、XPS等各种表征发现该PEO修饰层可以有效地避免电解液与锂金属负极之间的直接接触,从而抑制电解液在锂负极表面的还原分解,抑制锂枝晶的生长,提高了锂金属负极的稳定性。（2）通过在1 M二氟草...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 绪论
1.1 锂离子电池概述
1.1.1 锂离子电池的发展背景
1.1.2 锂离子电池的组成
1.1.3 锂离子电池的工作原理
1.2 发展高能量密度锂离子电池的主要战略
1.2.1 采用高电压正极材料
2）正极材料"> 1.2.1.1 钴酸锂（LiCoO2）正极材料
0.5Mn1.5O4)正极材料"> 1.2.1.2 镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)正极材料
2）正极材料"> 1.2.1.3 镍酸锂（LiNiO2）正极材料
1.2.2 采用高比容量负极材料
1.2.2.1 硅负极
1.2.2.2 合金负极
1.2.2.3 锂金属负极
1.2.3 制备高负载量超厚电极
1.3 高能量密度锂金属电池的容量衰减机制
1.3.1 正极材料中过渡金属阳离子的溶出
1.3.2 锂枝晶
1.4 解决方案
1.4.1 锂金属负极保护
1.4.1.1 电极结构设计
1.4.1.2 界面修饰
1.4.2 高浓度电解液
1.4.3 电解液添加剂
1.4.3.1 负极添加剂
1.4.3.2 正极添加剂
1.5 本文的选题依据及研究内容
第二章 实验器材及表征方法
2.1 实验试剂
2.2 仪器设备
2.3 材料表征方法
2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.2 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）
2.3.3 X-射线光电子能谱（XPS）
2.4 电化学测试
2.4.1 线性扫描伏安法（LSV）
2.4.2 交流阻抗（EIS）
2.4.3 充放电测试
第三章 PEO修饰层改善锂金属负极
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 电解液的制备
2 正极制备"> 3.2.2 LiCoO2 正极制备
3.2.3 PEO修饰的锂金属负极的制备
3.2.4 电池的组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 PEO修饰的锂金属负极的形貌表征
3.3.2 电化学性能测试
2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征"> 3.3.3 循环后的LiCoO2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征
3.4 本章小结
6添加剂提升锂金属电池正、负极界面稳定性">第四章 LIPF6添加剂提升锂金属电池正、负极界面稳定性
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 电解液的制备
2 正极制备"> 4.2.2 LiCoO2 正极制备
4.2.3 电池的组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 添加剂最佳含量的确定
4.3.2 电化学性能测试
6 添加剂对LiCoO2/Li金属电池性能的影响"> 4.3.3 LiPF6 添加剂对LiCoO2/Li金属电池性能的影响
2/Li金属电池的LiCoO2正极的SEM和 XPS表征"> 4.3.4 循环后的LiCoO2/Li金属电池的LiCoO2正极的SEM和 XPS表征
2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征"> 4.3.5 循环后的LiCoO2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征
6+1 M LiODFB/EC-EMC电解液在LiCoO2/Li金属电池中的作用机制"> 4.3.6 0.05M LiPF6+1 M LiODFB/EC-EMC电解液在LiCoO2/Li金属电池中的作用机制
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]高能锂离子电池电极跨尺度结构设计、制备及其性能研究[D]. 卢磊磊.中国科学技术大学 2018
本文编号：2903806
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 绪论
1.1 锂离子电池概述
1.1.1 锂离子电池的发展背景
1.1.2 锂离子电池的组成
1.1.3 锂离子电池的工作原理
1.2 发展高能量密度锂离子电池的主要战略
1.2.1 采用高电压正极材料
2）正极材料"> 1.2.1.1 钴酸锂（LiCoO2）正极材料
0.5Mn1.5O4)正极材料"> 1.2.1.2 镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)正极材料
2）正极材料"> 1.2.1.3 镍酸锂（LiNiO2）正极材料
1.2.2 采用高比容量负极材料
1.2.2.1 硅负极
1.2.2.2 合金负极
1.2.2.3 锂金属负极
1.2.3 制备高负载量超厚电极
1.3 高能量密度锂金属电池的容量衰减机制
1.3.1 正极材料中过渡金属阳离子的溶出
1.3.2 锂枝晶
1.4 解决方案
1.4.1 锂金属负极保护
1.4.1.1 电极结构设计
1.4.1.2 界面修饰
1.4.2 高浓度电解液
1.4.3 电解液添加剂
1.4.3.1 负极添加剂
1.4.3.2 正极添加剂
1.5 本文的选题依据及研究内容
第二章 实验器材及表征方法
2.1 实验试剂
2.2 仪器设备
2.3 材料表征方法
2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.2 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）
2.3.3 X-射线光电子能谱（XPS）
2.4 电化学测试
2.4.1 线性扫描伏安法（LSV）
2.4.2 交流阻抗（EIS）
2.4.3 充放电测试
第三章 PEO修饰层改善锂金属负极
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 电解液的制备
2 正极制备"> 3.2.2 LiCoO2 正极制备
3.2.3 PEO修饰的锂金属负极的制备
3.2.4 电池的组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 PEO修饰的锂金属负极的形貌表征
3.3.2 电化学性能测试
2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征"> 3.3.3 循环后的LiCoO2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征
3.4 本章小结
6添加剂提升锂金属电池正、负极界面稳定性">第四章 LIPF6添加剂提升锂金属电池正、负极界面稳定性
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 电解液的制备
2 正极制备"> 4.2.2 LiCoO2 正极制备
4.2.3 电池的组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 添加剂最佳含量的确定
4.3.2 电化学性能测试
6 添加剂对LiCoO2/Li金属电池性能的影响"> 4.3.3 LiPF6 添加剂对LiCoO2/Li金属电池性能的影响
2/Li金属电池的LiCoO2正极的SEM和 XPS表征"> 4.3.4 循环后的LiCoO2/Li金属电池的LiCoO2正极的SEM和 XPS表征
2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征"> 4.3.5 循环后的LiCoO2/Li金属电池的锂金属负极的SEM和 XPS表征
6+1 M LiODFB/EC-EMC电解液在LiCoO2/Li金属电池中的作用机制"> 4.3.6 0.05M LiPF6+1 M LiODFB/EC-EMC电解液在LiCoO2/Li金属电池中的作用机制
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]高能锂离子电池电极跨尺度结构设计、制备及其性能研究[D]. 卢磊磊.中国科学技术大学 2018
本文编号：2903806
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2903806.html
