基于电解液添加剂策略对锂金属电池负极保护的研究

发布时间：2021-07-07 19:40

　　当今社会,能源危机问题日益严峻,开发新型能源和高效储能装置迫在眉睫。现行的锂离子电池（LIB）,虽作为目前储能装置中的佼佼者,但当面临大规模设各系统的迫切需求时存在着比容量严重不足的问题,而以锂金属作为负极材料的锂金属电池（LMB）有着极高的理论比容量与能量密度,很有希望成为下一代的可充电电池。但是,在正常的电化学循环过程中锂负极枝晶的生长一直阻碍着锂金属电池的发展,使得电池性能变差且带来了很大的安全隐患。为克服这一棘手难题,我们提出一种有效且实用性的利用电解液添加剂来对负极保护的策略,以实现充放电过程中对于锂枝晶的抑制,从而使锂金属电池具有高度可逆性,在一定程度上提升了电池的总体电化学性能。因此,本论文针对锂金属电池中枝晶生长且性能衰败的问题,提出了多种适宜的电解液添加剂材料,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）、电化学阻抗测试（EIS）、循环伏安法（CV）和X射线光电子能谱（XPS）等手段,研究不同添加剂作用下电极表面的电化学性能及阐明相应的电池性能提升的机理。主要研究内容包括:（1）通过添加双（三氟甲基磺酰）亚胺镁（Mg（TFSI）2... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２锂离子电池工作原理示意图??３??

图１．３?ＳＥＩ层主要构成组分示意图??

〇Ｈｄａｎ，?Ｇｒａｐｈｉｔｅ?ＰａｒｔｉＣｅ?ｕ，ｉｕｍｌｎＳＳ２ｉｏＧｆ３ｐｈｉｌｅ?—??Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??图１．３?ＳＥＩ层主要构成组分示意图??ＳＥＩ膜的形成对锂电池电极材料的总体性能有着至关重要的影响［３］。虽然ＳＥＩ膜在??其形成过程中会消耗一部分锂离子，这会使得在首次充放电循环中不可逆容量有所增加，??降低负极材料对应的充放电效率，但是ＳＥＩ膜除了自身所具有的固态电解质属性外还具??有对电解液有机溶剂的不溶性，可在有机电解液中稳定存在，并可阻挡有机溶剂分子透??过该层钝化膜，从而能有效防止有机溶剂分子（如ＰＣ，碳酸丙烯酯）的共嵌入或共沉积［１５】，??避免了因有机溶剂分子的共嵌入行为对电极材料本身结构造成的破坏，因而可以大大提??高电极的循环性能和使用寿命［１６Ｌ??在锂金属电池正常的电化学循环过程中，锂原子首先会在体相锂金属的表面失去电??子变成可自由移动的锂离子，透过ＳＥＩ层并经过有机电解液到达正极材料表面，随后采??４??

【参考文献】：
期刊论文
[1]固态金属锂电池最新进展评述[J]. 段惠,殷雅侠,郭玉国,万立骏.  储能科学与技术. 2017(05)
[2]锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 庄全超,徐守冬,邱祥云,崔永丽,方亮,孙世刚.  化学进展. 2010(06)



本文编号：3270245