金属锂二次电池中锂负极保护的研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:taitaixiangle
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属锂负极由于具有超高的理论比容量(3860 m Ah g-1),最低的标准电极电位(-3.04 V vs.H+/H),质量密度低(0.534 g cm-3),被认为是下一代高能储能电池体系负极材料的最佳选择。然而,金属锂负极面临枝晶生长、副反应严重、无限制的体积波动等问题,严重制约着其商业化应用。针对上述问题,本论文主要开展了以下三部分工作:(1)光固化原位构筑人工SEI膜用来稳定金属锂负极的研究金属锂具有很强的还原性,循环过程中会与电解液发生严重的副反应。本研究我们通过原位光固化丙烯酸六氟丁酯在锂负极表面原位形成一层无机/有机复合的SEI膜以稳定金属锂负极。该人工SEI膜刚柔并济,即能抑制枝晶生长,又能适应体积波动,还能持续有效隔绝金属锂负极和电解液的直接接触,显著降低体系的副反应,在腐蚀性更强的酯类电解液中表现出高电化学稳定性。通过对比有无该人工SEI膜保护的锂锂对称电池的循环性能发现,具有该人工SEI膜保护的金属锂负极能够稳定循环500圈而极化电压保持100 m V以下,表现出优秀的电化学性能。(2)PEO基聚合物充当金属锂负极保护层的研究原生SEI膜循环过程中容易破裂失效,严重影响了膜内含有的聚氧化乙烯(PEO)对金属锂负极的保护效果。本研究我们选取了多种PEO基聚合物,通过控制反应物浓度、分子量,以及金属锂与它们的反应时间,在金属锂负极表面制备了多种成分可控、分布均匀的PEO基聚合物保护层,并组装锂锂对称电池探究它们的保护效果。在2 m A cm-2,1 m Ah cm-2条件下测试对比有无PEO基聚合物保护层的锂锂对称电池的循环性能,结果表明它们都能在一定程度上降低电压极化,改善金属锂负极的循环寿命。(3)三维铜银复合结构3D Cu@Ag的制备及其充当锂沉积载体的研究金属锂直接作为负极循环过程中会产生无限的体积膨胀和收缩效应,给电极结构带来极大的破坏性。本研究我们使用氨水刻蚀平面铜得到3D Cu,并通过磁控溅射法在3D Cu表面镀Ag纳米颗粒,将最终制备得到的3D Cu@Ag复合结构作为承载锂的新型HOST。3D Cu@Ag提供了大量的储锂空间,增强了体系的稳定性,高的表面积降低了电极电流密度,促进了锂离子的均匀沉积;Ag镀层增强了亲锂性,降低了锂离子沉积过程中的成核壁垒,有利于锂离子的均匀成核、生长;电化学性能测试表明3D Cu@Ag结构作为金属锂负极载体有效抑制了枝晶的生长,大大延长了金属锂负极体系的循环寿命。
其他文献
链霉菌是一种革兰氏阳性细菌,在自然界分布广泛。它的生长发育过程非常复杂,在这个过程中产生多种次级代谢产物,包括抗生素、免疫抑制剂、抗肿瘤抑制剂、细胞外酵素、活性酶
现实条件下,由于受试验设备、实验耗费和实验场地等条件的限制,许多实验无法在原尺寸模型下开展,只能开展少量实验做定性研究,而规律性的研究要基于大量实验数据的积累。原尺寸模型的等效缩比模型可以根据实际试验条件来缩比到合适的尺寸来开展实验研究。因此开展热响应尺度律的研究,探讨目标结构热力响应及其毁伤的缩比关系,不仅可以对强激光辐照下的热损伤机理进行高效的研究,而且对于许多工程上的问题具有重要的实际意义。
思辨能力是国内外现代教育的重要培养目标,元思辨和思辨的人格特质被认为与思辨技能和活动有关且对思辨活动起到调节监控作用。目前,思辨技能的理论和实证研究已经产出丰硕成果,但是关于元思辨、思辨人格特质对思辨活动的具体影响方式的认识还非常有限。教育心理学对个体认识论(即个体对知识和知识认识过程的看法或观点)研究已经证实其对于认知思考与学习活动的影响。那么,个体认识论与思辨以及元思辨是否存在关系?本研究采用
在轨道交通系统中,由直线感应电机牵引的列车具有爬坡能力强、转弯半径小、行驶噪声低、安全可靠性高等优点。但是直线感应电机的效率和功率因数较低,同时由于受到车辆底部结构尺寸的制约,对电机体积也有设计要求。为解决上述问题,本文根据长沙磁浮线电机的性能参数,设计了一种初级超导型直线感应电机,并对设计电机的性能展开分析。全文主要研究内容如下:(1)对高温超导带材和绕制的线圈在输入交流电时产生的交流损耗进行了
马塞尔·普鲁斯特,二十世纪法国最伟大的小说家之一,意识流文学的先驱与大师。他终其一生精力所著成的《追忆似水年华》是探索人类精神世界的瑰宝。整部小说由七部分组成,共15卷,篇幅巨大,规模宏伟,全书以叙述者“我”为主体,将其所见所闻所思所感融合一体,既有对社会生活,人情世态的真实描写,又是一份作者自我追寻,自我认识的内心经历的记录。“绵延”作为贯穿柏格森生命哲学体系的一个核心概念,突出强调了心理时间之
近年随着人机工程学的发展,以及高清(4K)电视转播车的更新迭代,操控设备,交互装置的人机工程学设计越来越受国家以及广大消费市场的重视。如何基于人机工程学理论进行高清电视转播车产品设计研究与设计成为重要的研究课题。本论文从已有比较成熟的人机工程学理论研究思路出发,探究全新的符合我国国情的人机工程学研究方法以及设计应用方式,充分发现现有人机工程学研究与应用存在的问题,探索创新而有效的解决方式,使人机工
随着全光网络的发展,人们对于高集成全光器件的需求越来越高,纳米级别的光学器件成为解决这个问题的关键。全光开关作为一种功能丰富的光学器件,能够胜任波长转换、波长适配、解复用时钟提取等关键且基本的通信技术,是全光网中必不可少的连接和控制的光学器件。本文将基于表面等离激元和Kerr强度调控理论,设计两种小型高速低功率的全光开关,并在此基础上进行功能性的拓展,对基于全光开关的光路分选器进行一系列的探究。围
电子耳蜗是通过外科手术植入的电子设备,是目前唯一能够有效的帮助重症耳聋患者重拾听觉的医学设备。其工作原理是利用植入内耳的电极,绕过内耳受损的部分,用电流直接刺激残余的听神经,即可为全聋患者提供声音输入。近些年,相关学者一直致力于基于小波变换的电子耳蜗CIS(Continuous Interleaved Sampling)语音信号处理方案的研究,克服了带通滤波器组的参数调整复杂的问题。然而,采用数字
传统的硅基太阳能电池的转化效率已达到瓶颈,要想继续提高太阳能电池的光转换效率,人们必须寻找新的太阳能电池材料来代替。多铁材料做为近年来研究最多的材料之一,就是因为
用方便易得、可再生的木质纤维素原料生产生物燃料和其他高附加值产品是目前研究的热点。预处理过程可以破坏纤维素、半纤维素、木质素的交联,促进纤维素酶对纤维素的水解,释