自修复聚硅氧烷对锂硫电池储能特性的影响

发布时间：2021-09-08 11:09

　　锂硫电池理论比能量为2600 Wh/kg,与其他锂离子电池相比,其优势在于能量密度高、成本低、对环境污染小。但锂硫电池仍存在一些不足,如负极材料枝晶化所引起的安全问题,正极材料硫体积膨胀所导致的容量损失问题等,这些问题严重制约了锂硫电池的实际应用。为了解决锂硫电池充放电过程中锂负极的锂枝晶问题和硫正极的体积膨胀问题,本文通过将自修复聚硅氧烷引入负极的固体电解质相界面膜（SEI膜）中来抑制锂枝晶,同时利用自修复聚硅氧烷做粘结剂来缓解正极硫的体积膨胀引起的硫脱落。首先在锂沉积过程中采用原位生成的方法将SEI膜沉积到含有自修复的聚硅氧烷涂层的铜箔表面,得到了稳定的锂金属负极。自修复聚硅氧烷网络使生成的SEI层能够随时适应锂沉积过程中体积的变化,且能在锂枝晶刺穿后自修复,以此来抑制锂枝晶产生,减少电极与电解液不利反应。得到的锂负极具有良好的循环稳定性。将此电极应用于Li/Li Fe PO4电池时,循环300次后放电容量仍保持有99%,库仑效率能达到99.5%。接下来将自修复聚硅氧烷作为粘结剂代替传统的PVDF粘结剂来解决锂硫电池正极材料硫的体积膨胀问题。由于聚硅氧烷具有优良的拉伸性能和自修复性... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

非晶中空碳纳米球涂覆锂金属电极利用原理

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文报道[47]的采用氮（N）掺杂石墨烯作为锂镀基体，来调整金属的成核和抑制枝晶长（含氮官能团，如氮掺杂石墨烯、吡啶等，会引导金属负极表面的金属锂的成均匀）。实验结果显示，N 掺杂的石墨烯改性的 Li 金属电极在电池的循环过程表现出无枝晶的形态，并在近 200 个循环保持 98%的高库伦效率,再例如清华大的程新兵在文章中报道的改性方法[48]，采用具有较多极性基团的玻璃纤维来改负极表面如图 1-2 所示，对于普通电极，表面非常难做到绝对光滑，这就引起了离子的优先吸附，造成了锂的不均匀沉积，也就造成了更严重的枝晶现象。

6图 1-3 不同沉积量时普通电极与改性电极循环后 SEM[48]a-c) 常规 Cu 基底 d-f) GF 修饰的 Cu 基底上 g-i) 底部，j-l)中间 m-o) 顶层1.2.3 锂硫电池正极体积膨胀研究现状妨碍锂硫电池应用的一个主要原因就是锂硫电池正极的体积膨胀，在锂硫电池充放电过程中，α-S8(2.07 g/cm3) 和 Li2S(1.66 g/cm3)的密度相差较大，这就导致了 Li2S 与集流体接触不良、活性物质脱落等一系列问题，这也就使锂硫电池在循环过程中容量逐渐降低，体积变化也会带来巨大的安全隐患，大大的限制了锂硫电池的应用。为了解决锂硫电池正极的体积膨胀问题，国内外科学家都进行了很大的努力

【参考文献】：
期刊论文
[1]手机回收 助力绿色生活[J]. 夕月.  绿色中国. 2015(02)
[2]Li-S电池硫正极性能衰减机理分析及研究现状概述[J]. 刁岩,谢凯,洪晓斌,熊仕昭.  化学学报. 2013(04)

博士论文
[1]消费外部性的经济学、人口学分析[D]. 俞海山.华东师范大学 2005

硕士论文
[1]用废锌锰电池从烟气中脱硫过程的理论与工艺研究[D]. 张莎.兰州理工大学 2012



本文编号：3390682