锂金属负极用碳纳米纤维集流体的设计、制备及性能研究

发布时间：2024-06-11 19:18

　　金属锂拥有超高理论比容量(3860 mA h/g)和极低电极电势(-3.04 V vs.标准氢电极电势),被认为是最有前景的下一代锂电池负极材料。然而,以金属锂为负极的电池体系在循环过程中,高活性的金属锂与电解液反应、体积形变以及枝晶的形成与生长导致的效率低、循环稳定性差和安全性问题,极大地阻碍了其实际应用。目前研究通过电解液改性、隔膜改性、金属锂负极直接改性以及集流体改性取得一定进展。其中集流体改性是研究的重点。然而目前引入的金属集流体其自身质量大,极大地降低了金属锂电池的能量密度。碳基集流体质量轻,但其非亲锂的表面并不利于金属锂在其上形核及沉积。本论文主要通过以下方法对碳基集流体进行改性,使其在保留自身轻质的情况下,具备亲锂特性,更有利于金属锂在其上形核及沉积。(1)以聚丙烯腈为原料,通过电纺、预氧化及高温碳化得到轻质、高氮含量的三维碳纳米纤维集流体(NCNF)。其轻质能保留金属锂高质量比容量的特性。大的比表面及三维结构能降低表面电流密度抑制枝晶形成并缓冲电极在充放电过程中的体积变化,保证了结构的整体性。高氮含量保证了足够多的形核位点并有效降低了金属锂在材料表面的形核过电位。将该高...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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本文编号：3992590