全固态锂及镁电池的电极/电解质界面设计研究

发布时间：2024-03-21 02:28

　　传统锂离子电池的性能已接近其理论值。锂金属、镁金属等金属电极具有高比容量的优点,基于此类金属负极的电池有望成为高能量密度的电池体系,但金属枝晶的不可控生长及有机电解液的使用存在难以避免的安全隐患。因此,开发具有高能量密度且高安全性能的下一代固态/准固态金属电池是未来趋势之一。这类电池的重要挑战之一是如何解决金属负极与固态电解质之间的界面问题。其中,锂金属电池存在锂金属与固态电解质界面接触差、锂枝晶不可控生长等挑战。镁电池同样存在镁金属与固态电解质界面接触差的问题;此外,镁金属独特的反应活性也易产生较高的界面阻抗。因此,合理的金属负极与固态电解质之间的界面设计是制备高性能固态/准固态金属电池的关键所在。本研究论文首先聚焦于锂金属负极与固态电解质之间的界面研究。合成了一类新颖的PIN@SN“胶水”电解质。该电解质具有良好的离子电导率(室温下为1.5×10^-4S/cm)、界面润湿性(对常见的电极材料及固态电解质都可以润湿)及优异的电化学稳定性(电化学窗口为4.6V),并具有良好的粘结性(剥离强度为70¹90 N/cm)等优点。利用“预聚合—后固化”...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1商业锂离子电池正负极材料的示意图、主要发明人、发明时间[12]

绪论3图1.1商业锂离子电池正负极材料的示意图、主要发明人、发明时间[12]1989年，索尼公司以西美绪为代表的研究人员寻找到了合适且性能优良的正负极材料及电解质，最终推动了以钴酸锂（LiCoO2）作为正极材料、石油焦做负极材料、六氟磷酸锂（LiPF6）溶于丙烯碳酸酯（PC）和乙....

图1.2可充放金属锂电池的种类[12]

华侨大学硕士学位论文4图1.2可充放金属锂电池的种类[12]金属锂电池的发展，主要是对锂枝晶的形成及生长、孔洞的形成和电极界面与电解液的副反应，以及与电极材料相匹配的固体电解质或固体电解质修饰层等问题进行研究探索。电池中除了活性材料外，还存在一些非储能物质，如粘结剂、碳黑等，所占....

图1.3镁电池的阴极、阳极和电解质的发展示意图[22]

华侨大学硕士学位论文6图1.3镁电池的阴极、阳极和电解质的发展示意图[22]镁电池在阴极、阳极和电解质方面已经取得了很大进展，各种活性电极材料和具有特色设计的新型电解质已经开发出来了，见图1.3。在成分创新和结构设计的基础上，制备了不同尺寸的纳米金属复合材料和合金作为阳极材料。许....

图1.4镁离子电池阴极、阳极材料汇总[22]

绪论7阴极材料为例做简单介绍，它也是和V2O5一样作为镁离子电池的经典阴极材料之一。Mo6S8是由CuMo3S4在高温下制备的。Mo6S8允许在各种非水系镁盐电解质中相对快速地可逆的插入镁离子。插入反应的电化学机理可记为:除Mo6S8外，其他Chevrel相Mo6T8（或MMo6....

本文编号：3933683