空间分离的双碳材料在金属锂负极的应用

发布时间：2023-04-19 20:06

　　锂离子电池自20世纪90年代初第一次商业化以来,已被广泛用作能量存储装置,例如电动车辆,无人机和便携式电子设备。然而,由金属氧化物正极和石墨负极组成的传统锂离子电池,由于其理论容量的固有限制而无法满足当前应用的苛刻要求。最近,新兴的下一代电池如,锂金属二次电池,全固态锂二次电池和锂硫电池通过使用Li金属作为负极来解决上述挑战。限制锂金属负极发展的问题主要有两个:锂枝晶的生长;循环过程中低的库伦效率。本论文主要研究并构筑了三维(3D)框架保护结构:表面亲锂的N掺杂的碳球(NCS)和导电乙炔黑(AB)的双碳材料;珊瑚礁状导电性较好的聚吡咯和机械性能较好的氧化锌PPy/ZnO复合材料以设法缓解上述困境。内容主要如下:(1)NCS和AB的协同作用。NCS提供大量的氮氧官能团,以此来吸附锂离子,引发均匀的锂沉积,抑制锂枝晶的形成;AB构建3D的导电框架,促进反应的动力学。这些效果的协同作用改善了电池的电化学性能,在电流密度和面积容量为1 mA cm-2,1 mAh cm-2的条件下,NCS+AB改性的铜箔可循环800圈,平均库伦效率为98.4%。在面积容量为3.5 mA h cm-2时,电池可循...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 锂离子电池简介
        1.1.1 锂离子电池概述
        1.1.2 锂离子电池的工作原理
        1.1.3 锂离子电池正极材料
        1.1.4 锂离子电池负极材料
    1.2 金属锂二次电池
        1.2.1 引言
        1.2.2 金属锂二次电池的工作原理
        1.2.3 金属锂负极存在的问题
        1.2.4 锂金属负极的研究现状和改性方法
    1.3 本论文的选题背景和主要研究内容
    1.4 参考文献
第2章 亲锂表面和导电性的双碳材料应用于先进Li金属负极:N掺杂碳球和乙炔黑
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 样品的结构表征
        2.2.3 样品的电化学测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 产物的物相和形貌表征
        2.3.2 不同循环圈数的形貌分析
        2.3.3 样品的电化学性质分析
    2.4 结论
    2.5 参考文献
第3章 聚吡咯-氧化锌(PPy/ZnO)有机无机复合材料用于锂金属负极的保护
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 复合材料的制备
        3.2.2 结构表征
        3.2.3 电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 产物的物相和结构分析
        3.3.2 不同循环圈数的形貌分析
        3.3.3 样品的电化学性能分析
    3.4 结论
    3.5 参考文献
论文的创新点与不足之处
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
附件
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3794131