全固态锂—空气电池金属锂/电解质界面的调控与性能研究
发布时间：2021-01-15 14:37
传统有机体系的锂离子电池存在能量密度低、负极锂枝晶生长和电解液易燃的问题,已经不能满足新能源汽车长续航里程的需求,枝晶容易刺穿隔膜导致短路进而点燃电解液引发爆炸的案例频发。正因如此,全固态的锂空气电池由于其高能量密度（3500Wh/kg）,其固态电解质可以抑制理枝晶的生长而且结构稳定的优点而受到了极大的关注。目前,全固态锂空气电池的研究还处在初级阶段,存在固固界面不稳定、接触阻抗大、锂枝晶生长、空气正极离子电导率低等问题。针对正极离子电导率低的问题,论文中使用高能球磨方法合成了 Ru02/SWCNT/LAGP（1:10:100）的复合正极材料,既可以有效催化ORR、OER反应,又保证了正极具有良好的电子和离子导电性;针对金属锂和固态电解质界面阻抗大以及锂枝晶生长的问题,本论文中合成了 Li.5Al0.5Gei.5P3O12（LAGP,～l0-4 Scm1）固态电解质片,用纳米纸抛光处理其与锂金属负极接触的一侧,得到了超精细的界面结构;针对界面接触性差的问题,论文中将熔融锂热压在LAGP超精细处理的一侧。通过金属锂和电解质界面的调控,得到了超光滑的界面结构。此方案有效抑制了锂枝晶在金属锂...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２可逆锂－空气电池原理图［２丨??
固态锂－空气电池中，包括由陶瓷或有机物构成的固态电解质能够进行Ｌｉ＋的??传输且有宽的电化学窗口。Ｋｕｍａｒ［７］首次报道了固态的锂－空气电池，由锂金属负??极、固态电解质和正极组成（图１．３），正极成分为碳和电解质粉末。现己报道??的陶瓷固态锂－空气电池，因固态电解质可以阻挡水或者二氧化碳与负极金属锂??的反应而可以在空气和纯氧环境中工作，鉴于此，固态锂－空气电池正在吸引重??视并取得了很大的进展＝???＾?０?＞???ｅ?Ｌｉ?ｍｅｔａｌ??，?（：）卜：，一?＆???ｆ?Ｌｉ０?－?Ｌｉ＋ｅ?修＇????Ｌｉ＊?—？?Ｌｉ＋?—？?Ｉ?Ｉ．?ｉ?Ｌｉ＊?—？?４?ｕ??Ａｎｏｄｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??图１．３固态锂－空气电池结构原理图［７］??全固态锂－空气电池没有使用很容易燃烧的电解液，又可以抑制理枝晶的生??长，避免因枝晶［８－１４］刺穿隔膜造成短路甚至引发爆炸的安全隐患，因此，其安??全性能相比于有机体系固体锂－空气电池和复合电解质锂－空气性能有明显的改??善。另外，固态电解质可以阻挡空气和水分，很好的保护了金属锂负极也使得电??池更加安全。在这种全固态的结构中
??图１．４锂－空气电池的主要技术挑战［１５］??１．３?全固态锂－空气电池正极??Ｂｅｆｏｒｅ?Ａｆｔｅｒ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?Ａｆｔｅｒ?ｃｈａｎｇｅ?ｔｏ?４．０?Ｖ?Ａｆｔｅｒ?ｃｈａｒｇｅ?５．０?Ｖ??Ｐｃ＾ｅ＾９＾ｍｉ??２〇Ｔｍ＇＊ｒ?＾＾ｐＰ｜??ｂ：？?－＾Ｐ??人、？匕、??图１．５空气电极粉末的ＴＥＭ图像。⑷和（ｂ）为放电前图像，（ｃ）和（ｄ）为放电后的图??像，（ｅ）和（ｆ）为充电至４．０?Ｖ的图像，（ｇ）和（ｈ）为充电至５．０?Ｖ的图像，（ｉ）为全固态锂??－空气电池机理示意图［１６－１７］。??锂－空气电池中，理想的正极材料应既可以催化氧还原反应又可以催化氧析??出反应，因为其直接决定了充放电的过电位。但是，目前为止，正极材料对氧析??出催化的必要性仍不清楚。目前报道的正极材料基本都是碳或者碳支撑材料。最??近的报道表明
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]基于含氧化还原中间体聚合物电解质的长寿命锂空气电池[J]. 何平. 物理化学学报. 2017(10)
[3]钠离子电池HOPG负极固体电解质界面膜的AFM研究[J]. 王舒玮,胡和丰,王德宇,沈彩. 无机材料学报. 2017(06)
[4]Preparation and performance of novel LLTO thin film electrolytes for thin film lithium batteries[J]. CHEN RenJie1,2,LIANG Wei1,ZHANG HaiQin1,WU Feng1,2 & LI Li1,2 1 School of Chemical Engineering and Environment,Beijing Key Laboratory of Environmental Science and Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;2 National Development Center for High Technology Green Materials,Beijing 100081,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[5]锂离子电池PEO-LATP/LAGP陶瓷复合电解质膜的制备与性能表征[J]. 黄乐之,温兆银,靳俊,刘宇. 无机材料学报. 2012(03)
本文编号：2979042
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２可逆锂－空气电池原理图［２丨??
固态锂－空气电池中，包括由陶瓷或有机物构成的固态电解质能够进行Ｌｉ＋的??传输且有宽的电化学窗口。Ｋｕｍａｒ［７］首次报道了固态的锂－空气电池，由锂金属负??极、固态电解质和正极组成（图１．３），正极成分为碳和电解质粉末。现己报道??的陶瓷固态锂－空气电池，因固态电解质可以阻挡水或者二氧化碳与负极金属锂??的反应而可以在空气和纯氧环境中工作，鉴于此，固态锂－空气电池正在吸引重??视并取得了很大的进展＝???＾?０?＞???ｅ?Ｌｉ?ｍｅｔａｌ??，?（：）卜：，一?＆???ｆ?Ｌｉ０?－?Ｌｉ＋ｅ?修＇????Ｌｉ＊?—？?Ｌｉ＋?—？?Ｉ?Ｉ．?ｉ?Ｌｉ＊?—？?４?ｕ??Ａｎｏｄｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??图１．３固态锂－空气电池结构原理图［７］??全固态锂－空气电池没有使用很容易燃烧的电解液，又可以抑制理枝晶的生??长，避免因枝晶［８－１４］刺穿隔膜造成短路甚至引发爆炸的安全隐患，因此，其安??全性能相比于有机体系固体锂－空气电池和复合电解质锂－空气性能有明显的改??善。另外，固态电解质可以阻挡空气和水分，很好的保护了金属锂负极也使得电??池更加安全。在这种全固态的结构中
??图１．４锂－空气电池的主要技术挑战［１５］??１．３?全固态锂－空气电池正极??Ｂｅｆｏｒｅ?Ａｆｔｅｒ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?Ａｆｔｅｒ?ｃｈａｎｇｅ?ｔｏ?４．０?Ｖ?Ａｆｔｅｒ?ｃｈａｒｇｅ?５．０?Ｖ??Ｐｃ＾ｅ＾９＾ｍｉ??２〇Ｔｍ＇＊ｒ?＾＾ｐＰ｜??ｂ：？?－＾Ｐ??人、？匕、??图１．５空气电极粉末的ＴＥＭ图像。⑷和（ｂ）为放电前图像，（ｃ）和（ｄ）为放电后的图??像，（ｅ）和（ｆ）为充电至４．０?Ｖ的图像，（ｇ）和（ｈ）为充电至５．０?Ｖ的图像，（ｉ）为全固态锂??－空气电池机理示意图［１６－１７］。??锂－空气电池中，理想的正极材料应既可以催化氧还原反应又可以催化氧析??出反应，因为其直接决定了充放电的过电位。但是，目前为止，正极材料对氧析??出催化的必要性仍不清楚。目前报道的正极材料基本都是碳或者碳支撑材料。最??近的报道表明
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]基于含氧化还原中间体聚合物电解质的长寿命锂空气电池[J]. 何平. 物理化学学报. 2017(10)
[3]钠离子电池HOPG负极固体电解质界面膜的AFM研究[J]. 王舒玮,胡和丰,王德宇,沈彩. 无机材料学报. 2017(06)
[4]Preparation and performance of novel LLTO thin film electrolytes for thin film lithium batteries[J]. CHEN RenJie1,2,LIANG Wei1,ZHANG HaiQin1,WU Feng1,2 & LI Li1,2 1 School of Chemical Engineering and Environment,Beijing Key Laboratory of Environmental Science and Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;2 National Development Center for High Technology Green Materials,Beijing 100081,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[5]锂离子电池PEO-LATP/LAGP陶瓷复合电解质膜的制备与性能表征[J]. 黄乐之,温兆银,靳俊,刘宇. 无机材料学报. 2012(03)
本文编号：2979042
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2979042.html
