电化学储锂电极材料与电解液的改性设计及其性能研究

发布时间：2021-10-25 09:13

　　在众多的电化学储能技术,锂离子电池有其突出的优势。近年来锂离子电池得到了广泛的研究,已经在人们日常生活和社会发展中由举足轻重的作用。然而,目前商业化的锂离子电池在安全性和能量密度等方面已很难满足人类社会日益增长的能源需求。因此,迫切需要进一步开发新型的高安全性、高能量密度、环境友好且成本低廉的电化学储能技术。在众多的锂离子电池负极材料中,TiO₂基负极材料能够有效地抑制锂枝晶的生长,且具有充放电时体积膨胀小、廉价无毒等特点,使之成为极具潜力的石墨材料的替代物。但是,如何通过简单有效的方法提高TiO₂的锂离子扩散速率和电子导电性,从而改善这类材料的电化学储锂性能是目前亟待解决的问题。另一方面,锂硫电池作为一种新型的储锂技术在能量密度方面具有传统锂离子点出无可比拟的优势,且具有价格低廉以及环境友好等优点,有望成为下一代高性能储锂技术。然而,要想获得高性能的锂硫电池仍需要解决正极材料导电性差、多硫化物穿梭效应以及负极锂枝晶等难题。本文分别从材料的纳米结构调控和电解液的设计改性出发,通过分析电极材料与电解液对储锂过程的影响,深入揭示电化学储锂机制,从... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

锂离子电池工作原理示意图

目前广泛使用的层状LiCoO2材料是最早实现商业化的锂离子电池正极材料。如图1.2所示，它属于六方晶胞中的三方晶系，具有典型的层状结构。LiCoO2的理论比容量为 276 mAh/g，放电电压 3.6 V。在 LiCoO2正极储锂材料的层状结构中，由于两个氧原子之间的库伦斥力大于它们之间的原子引力，这就导致了锂离子很难在 LiCoO 中发生完全脱嵌反应，从而导致了电池的实际容量只有 138 mAh/g（即 x=0.5），仅有理论比容量的一半。而当 x＞0.5

橄榄石型LiFePO4正极材料晶体结构示意图如图1.3所示，属于正交晶系，空间群是Pmnb。P 原子和 O 原子之间成键、组成一个四面体结构，其中 P 原子占据四面体空隙，而 Li 原子和Fe 原子则分别占据 O 原子的八面体空隙，分别形成了 LiO6和 FeO6八面体。在 ab 平面上，这些交替式排列的 FeO6、LiO6八面体和 PO4四面体共同组合形成类似脚手架式的空间结构；而在bc 平面上，相邻的 FeO6八面体之间则是通过共用顶点原子的方式进行连接，形成 Z 字形排列。在 FeO6八面体之间

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属锂二次电池锂负极改性[J]. 高鹏,韩家军,朱永明,张翠芬,李宁.  化学进展. 2009(Z2)



本文编号：3457094