固体电解质界面膜的构建及其对锂硫电池锂负极的保护研究

发布时间：2024-12-27 02:40

　　锂(Li)金属具有极高的理论比容量(3860 mAhg-1),最低的氧化还原电位(相对于标准氢电极为-3.040V)和低重量密度(0.534gcm-3),但作为Li-S电池的负极材料,严重的腐蚀问题和锂枝晶的形成问题严重阻碍了 Li-S电池的实际应用。本论文创新性的采用一种简便易操作的方法,即预处理金属锂表面,构建一层固体电解质界面膜(SEI膜)。该层“人工SEI膜”既能够起到物理阻隔电解液中的多硫化物的作用,防止其对金属锂的腐蚀,又能够使锂均匀沉积,抑制锂枝晶的形成。具体研究内容如下:1、采用混合热处理法合成了 P4S10,然后在金属锂表面构建一层固体电解质界面膜。通过对对称Li-Li电池和Li-Cu电池的研究结果表明,该层膜具有很好的电化学稳定性;应用于Li-S电池中,首次放电比容量达1228 mAh g-1 70次循环之后比容量仍剩余700 mAh g-1,远高于普通锂电极;并且改性后的锂电极在循环后表面形貌较为平整,未见明显的锂枝晶;同时对改性的锂电极在不含LiNO3电解液中的循环性能进行研究,循环47次平均库伦效率为89%,远高于普通锂电极(53%),说明P4S10与金属锂反应...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂硫电池简介
        1.2.1 锂硫电池工作原理
        1.2.2 锂硫电池研究进展
    1.3 金属锂负极研究进展
        1.3.1 金属锂枝晶生长模型
        1.3.2 金属锂负极表面固体电解质界面(SEI)膜
        1.3.3 金属锂负极保护方法
    1.4 立题依据及研究内容
第二章 P₄S₁₀构建固体电解质界面膜及其对锂负极保护研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料及仪器设备
        2.2.2 极片制备及电池组装
    2.3 表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM、EDX)
        2.3.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.3 恒电流充放电测试
        2.3.4 交流阻抗测试(EIS)
    2.4 P₄S₁₀的制备及表征
        2.4.1 P₄S₁₀的制备
        2.4.2 P₄S₁₀的XPS表征
    2.5 P₄S₁₀构建固体电解质界面(SEI)膜保护锂负极
        2.5.1 P₄S₁₀构建固体电解质界面(SEI)膜过程
        2.5.2 形貌分析
        2.5.3 结构分析
        2.5.4 电化学性能测试
    2.6 本章小结
第三章 聚二甲基硅氧烷(PDMS)构建固体电解质界面膜及其对锂负极保护研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及仪器设备
        3.2.2 极片制备及电池组装
    3.3 表征方法
        3.3.1 扫描电子显微镜(SEM、DEX)
        3.3.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.3.3 傅里叶红外光谱分析(FTIR)
        3.3.4 循环伏安测试
        3.3.5 恒电流充放电测试
        3.3.6 交流阻抗测试
    3.4 PDMS构建固体电解质界面(SEI)膜保护锂负极
        3.4.1 PDMS构建固态电解质界面(SEI)膜过程
        3.4.2 形貌分析
        3.4.3 结构分析
        3.4.4 电化学性能测试
    3.5 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：4021012