基于复合型聚合物涂层构筑高性能锂金属负极

发布时间：2024-02-23 13:51

　　近年来,金属锂作为高能量密度电池最理想的负极材料而备受关注。然而,锂金属电池库伦效率低、体积膨胀、锂枝晶引发的安全性和循环寿命差等问题是导致其难以商业化应用的瓶颈问题。目前研究者们对此提出了许多改性方法,如设计构建新型电极结构、隔膜改性、电解液修饰、制备新型固态电解质等方案。本论文针对上述锂金属电池存在的问题,通过构建高弹性模量的聚合物涂层作为人造SEI(solid electrolyte interface)膜来调控电极界面的稳定性,并抑制锂枝晶的生长。论文研究内容主要包括以下三方面,具体研究结果如下:(1)在前期实验基础上,以筛选的四种聚氨酯单体包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)分别与聚丙二醇(HO-PPO₂₀₀₀-OH)进行超交联聚合制备聚合物涂层,并对其性能进行测试。结果表明,TDI-PPO涂层因分子链段有苯环等刚性基团的加入能使其断裂伸长率达到500%,且热稳定性良好,聚合后玻璃化转变温度提高,离子电导率提高;同时TDI-PPO因具有柔性与亲...

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【部分图文】：

图1-1储能系统类型[2]

江汉大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1.1研究背景随着石油、天然气等天然能源的枯竭和所带来的环境污染问题的日益突显，其可持续供给与人类社会需求间的矛盾日益突出，面对环境污染和资源短缺的压力促进了新能源的迅猛发展，人类对可再生能源和环境友好的“新能源”需求日益增大。在实际应用....

图1-2锂离子电池的结构及工作原理[11]

江汉大学硕士研究生学位论文第3页锂离子二次电池的容量已经接近于极限，研究者将目光又重新转移到锂金属负极电池上，未来十几年锂金属电池的研究必定会占据主流。1.2.2锂电池的工作原理锂离子电池由正极、隔膜、电解液及负极组成。它的工作原理与“摇椅式电池”[10]的原理相似，常见的锂离子....

图1-3锂金属电池的特点和锂金属负极面临的挑战概述[13]

江汉大学硕士研究生学位论文第5页图1-3锂金属电池的特点和锂金属负极面临的挑战概述[13]主要存在以下问题：(1)锂枝晶生长失控，安全问题严重金属锂在循环过程中的电极反应本质是溶解-沉积过程。对于金属电沉积来说，电极反应包括两个连续步骤，一是锂离子通过电解液传输到电极表面液层，二....

图1-4金属锂枝晶的不同形貌.（a）针状[18];（b）苔藓状[19];（c）树枝状[20];(2)高反应活性锂金属作为目前能量密度最高，有最负的电位[21]，这都导致它有较高的反应

江汉大学硕士研究生学位论文第6页图1-4金属锂枝晶的不同形貌.（a）针状[18];（b）苔藓状[19];（c）树枝状[20];(2)高反应活性锂金属作为目前能量密度最高，有最负的电位[21]，这都导致它有较高的反应活性，因此锂金属作为电池电极时使得它难以在各类电解液中稳定存在。还....

本文编号：3907589