基于无定型金属硫化物负极及聚合物电解质制备高性能锂离子电池的研究

发布时间：2021-02-10 21:35

　　锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、高充放电效率、长循环寿命、无记忆效应等显著优势,被广泛应用于手机、手提电脑、电动汽车等。然而,目前锂离子电池的能量密度已经接近研究的瓶颈,难以满足长远发展的需求,探究新型的电极材料是锂离子电池研究的重要方向。其中,设计高性能负极材料代替商业石墨是提升能量密度的有效方法。转换类过渡金属硫化物具有理论容量高、制备成本低、来源广泛等优势,因此极具应用前景。然而该类材料尚需克服固有电子/离子导电率低、体积膨胀问题。金属锂负极具有最低氧化还原电位（-3.04 V）及高理论容量(3860 mA h g^-1),被称为负极的“无冕之王”。但是,锂金属高的反应活性造成其极易与有机电解液发生副反应,产生锂枝晶,损害负极的循环稳定性,同时引发严重的安全隐患。固态电解质能够极大提高锂金属负极的稳定性及电池的安全性,从而实现锂金属电池的应用。基于以上考虑,本论文首先以高理论容量的硫化钼为负极材料,通过对其固有分子结构的设计,提高材料的本征离子电导率,同时缓解体积效应;随后,以金属锂为负极,通过无机填料制备聚环氧乙烷（PEO）基复合电解质,提高锂金属... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同类型电池的能量密度和功率密度对比

物替代金属锂致使负极电压升高，两极电势差减小，影响能量密度来的二十多年，锂离子电池经过不断地发展与完善，其能量密度、功能等都得到大幅度的提升。为满足能源需求，锂-硫电池、锂-空气、锂电池的开发也在持续进行[24-29]。电池工作原理电池又被称为“摇椅式电池”，是通过锂离子在电池内部的正负极之，从而实现化学能与电能之间相互转化的电化学储能装置。锂离子电，依次为正极集流体、正极、隔膜、电解液、负极、负极集流体。图化的锂离子电池工作原理。充电过程中，随着电压的不断升高，到截子电池完成一次充电过程。此时在电池内部，锂离子从正极材料中脱过隔膜到达并嵌入负极材料；与此同时电子由正极集流体流经外电路持电池的电荷平衡状态。相反，放电时，电压不断降低，到截止电压程。此时在电池内部，锂离子从负极材料脱出，经过电解液扩散穿过

容量为 1675 mA h g-1；氧气的理论比容量为 3351 mA h g-1)[31]。极材料有石墨、无定型碳、钛酸锂以及硅基材料。其中，石墨、工作电位低、电导性高、锂离子扩散系数高以及体积膨胀率达 95%。电池负极分类电池负极电池自上世纪90年代已逐步实现商业化，抢占能源市场的大份成部分中，正/负电极材料的选择与制备是直接影响电池性能的常见的正极材料有 LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiFeO4以及三石墨碳、无定型碳和硅基材料。在近些年的不断探究中，除努力人员也在寻求新型材料替换传统石墨负极。如图 1-3 所示，根据锂离子电池负极材料划分为 3 种，不同类型的负极材料可带来不


本文编号：3028025