复合电解质及原位固态电池的研究

发布时间：2017-12-07 01:19

  本文关键词：复合电解质及原位固态电池的研究

  更多相关文章： 金属锂 复合电解质 原位固化正极 固态电池

【摘要】：随着科学技术的发展特别是电动汽车的发展,人们对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。为了发展高能量密度电池,人们对金属锂负极、高电压或着高容量正极、及与之相匹配的电解液和隔膜等材料均进行了深入研究。由于固体电解质具备不挥发、不可燃、电化学窗口宽等特点,因此固态金属锂电池能同时兼顾电池的高能量密度和高安全性的要求,被认为是未来锂电池发展到终极形式。为了实现全固态电池的产业化,金属锂的可控沉积、更高电导率固态电解质的开发以及能够实现固态电池大规模产业化的方法都是需要被关注的问题。为此本论文针对金属锂的沉积行为、复合电解质以及固态电池的制备展开了以下工作:1.制备了不含气相纳米二氧化硅、含气相纳米二氧化硅、含Li NO3、含Li NO3和气相纳米二氧化硅作添加剂的四种电解液;系统研究了纳米二氧化硅材料对金属锂沉积行为的影响,发现纳米二氧化硅能抑制锂枝晶的生长,显著提高Li/Cu电池的库仑效率,改善了金属锂的沉积形貌,降低金属锂电池的内阻。再加入Li NO3后,改善了气相纳米二氧化硅不能在金属锂表面成膜的缺陷,进一步提高了金属锂负极的循环性。2.将LATP电解质和纳米离子固化的准固态电解质复合,电化学阻抗谱测试显示复合电解质能降低LATP晶界电阻,同时降低准固态电解质的电解液的含量,TG和LSV测试表明复合电解质能显著地提高准固态电解质的高温稳定性和氧化电位,说明复合电解质具有更加优越的电化学性能。3.由于固态电解质的不可流动和不可浸润性,如何利用现有的固态电解质制备固态电池是固态电池发展的重点。本研究首次提出利用不饱和的硫化物电解质溶液原位还原制备固态电池。首先从原理上证明这种方法的理论可行性,其次采用Li Co O2和Fe S2做正极,通过原位还原不饱和硫化物电解质的方法制备出原位固化的正极,并组装成全固态电池。基于Fe S2正极的固态电池表现出优异的循环性。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O646;TM912

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本文编号：1260662