高锂离子含量隔膜增强锂氧气电池中锂负极稳定性

发布时间：2022-11-11 21:17

　　现有商用锂离子电池的理论能量密度(200～300 Wh kg^-1)较低,已难以满足未来对移动设备长续航时间的需求。近年来,具有较高理论能量密度的锂氧气电池(～3500 Wh kg^-1)备受研究者关注,被认为是有望代替锂离子电池的新型电池。然而锂氧气电池在发展过程中依然面临着许多难题,例如电池倍率性能较差、充电过电位较高、电解液与碳正极的分解、锂负极枝晶与负极腐蚀等问题。其中,锂负极的腐蚀、稳定性差是包括锂氧气电池在内的,锂金属基电池发展过程中所面临的主要问题之一。在锂氧气电池循环过程中,氧化还原分子或氧气、水、二氧化碳等副反应因子不断穿梭并与锂负极接触,致使其与强还原性的锂金属发生副反应,进而造成锂负极腐蚀并生成副产物。副产物较差的离子电导率将造成电池充放电电势差不断升高,进而导致电解液与碳正极的分解,最终引起电池过早停止,电池循环稳定性差。现有解决锂氧气电池中锂负极腐蚀问题的主要途径是通过阻隔副反应因子来保护锂负极,以达到提升锂氧气电池循环稳定性的目的。目前研究中主要使用原位SEI膜、人工SEI膜来阻隔副反应因子。其中,无机人工SEI膜主要... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锂氧电池概述
        1.2.1 锂氧电池的定义与发展
        1.2.2 锂氧电池的分类与工作原理
        1.2.3 有机体系锂氧电池所面临的主要挑战
    1.3 锂氧电池锂负极保护的研究及发展现状
        1.3.1 原位固态电解质膜
        1.3.2 锂合金代替原有锂负极
        1.3.3 人工SEI膜保护锂负极
    1.4 锂氧电池锂负极保护目前存在的问题
    1.5 论文选题依据及研究内容
第二章 高锂离子含量隔膜抑制副反应因子穿梭
    2.1 引言
    2.2 实验主要试剂与仪器
        2.2.1 实验主要试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 锂化氧化石墨烯和聚苯乙烯磺酸锂的制备与表征
        2.3.1 锂化产物的制备
        2.3.2 锂化产物的表征
    2.4 高锂离子含量隔膜的制备与基本表征
        2.4.1 高锂离子含量隔膜的制备
        2.4.2 高锂离子含量隔膜的表征
    2.5 高锂离子含量隔膜电化学性能的研究
        2.5.1 锂离子迁移数实验测试
        2.5.2 锂对称电池极化-阻抗实验测试
        2.5.3 锂碳电池循环伏安实验测试
    2.6 高锂离子含量隔膜锂氧电池相关性能的研究
        2.6.1 锂氧电池充放电性能的测试与表征
        2.6.2 锂氧电池定容循环与锂负极的测试表征
        2.6.3 锂氧电池定容长循环及其他体系锂基电池测试
    2.7 本章小结
第三章 凝胶电解质复合隔膜增强副反应因子阻隔效果
    3.1 引言
    3.2 高锂离子含量凝胶隔膜的制备与表征
        3.2.1 凝胶电解质的制备
        3.2.2 凝胶电解质的表征
        3.2.3 高锂离子凝胶电解质隔膜的制备与基本表征
    3.3 高锂离子含量凝胶隔膜电化学性能的研究
        3.3.1 锂离子迁移数实验测试
        3.3.2 凝胶隔膜锂对称电池极化-阻抗实验测试
        3.3.3 凝胶隔膜锂碳电池循环伏安实验测试
    3.4 高锂离子含量凝胶隔膜的锂氧电池相关性能的研究
        3.4.1 锂氧电池充放电性能的测试与表征
        3.4.2 锂氧电池定容循环后锂负极的测试与表征
        3.4.3 锂氧电池定容长循环测试
    3.5 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 主要结论
    4.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表和完成的工作
致谢



本文编号：3705762