电解液添加剂对锂离子电池天然石墨负极界面的影响研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:darklbueyz
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
天然石墨资源储量大、商业化成本低、环境友好,拥有广阔的发展前景。但天然石墨负极与电解液之间的SEI膜不稳定,导致天然石墨循环稳定性和倍率性能较差,限制了其在锂离子电池中的大规模应用。本文采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和3-吡啶甲酰胺(Nicotinamide)两种添加剂分别对电解液组分进行调控,以达到提高天然石墨表面SEI膜稳定性的目的。DMF的引入拓宽了电解液的电化学窗口、提高了电导率和锂离子迁移数。测试结果表明,在3%DMF电解液中,天然石墨电池的比容量、倍率性能以及高温循环性能均有所提升。理论计算与测试结合证明了DMF部分取代溶剂EC参与锂离子溶剂化结构,削弱了锂离子与电解液溶剂的相互作用,减缓了电解液溶剂在石墨负极表面的分解,促进形成含N的稳定SEI结构。研究发现,使用DMF与FEC复合添加剂可以解决天然石墨循环稳定性较差的问题,该复合电解液抑制了高温下电池内部的副反应,提升了天然石墨的大倍率充放电性能。3-吡啶甲酰胺具有优先于电解液溶剂氧化还原的能力,其不可溶还原产物Li3N参与SEI膜的形成,是一种优秀的成膜添加剂。高电导率的Li3N成分可以提高SEI膜的机械稳定性,抑制锂盐的分解,提高锂离子在SEI中的传输速率。3-吡啶甲酰胺改善了天然石墨电池的长循环稳定性、倍率性能以及高温性能,并提高了磷酸铁锂/天然石墨全电池的容量保持率。实验结果证明两种酰胺类添加剂电解液都可以促进生成稳定的SEI膜,提升天然石墨的电化学性能,为天然石墨在锂离子电池领域中的大规模应用提供了一种解决方案。
其他文献
粉煤灰是热电厂产生的固体废弃物,但其中含有丰富的硅元素和铝元素且价格低廉,目前粉煤灰的处理方法很局限,大量的粉煤灰堆积会导致污染水源、空气和土壤等。而且我国对于一次能源的消耗逐渐增大,节能减排的问题急需解决。本文以粉煤灰为原料,采用碳热还原法制备了SiC/Al2O3复合粉体和SiC/Al2O3/AlN复合粉体,碳热还原法相比其他制备方法简单便捷、成本低,适合大批量的工业生产。本文利用粉煤灰制备的复
学位
目的 探讨俯卧位不同摆放方式对胸腰椎手术患者术中血液循环的影响及预防压力性损伤(PI)的效果。方法 选取2020年4月—2021年2月87例行胸腰椎后路椎间融合器植入植骨融合术患者,将其随机分成观察组42例和对照组45例。比较2组患者深静脉血栓(DVT)、PI情况。分别记录摆俯卧位前平卧时(T0)、摆放俯卧位稳定后即刻(T1)、手术0.5 h(T2)、手术1 h(T3)、手术1.5 h(T4)、手
期刊
为研究极端环境下的基本物理,中科院启动了“e XTP”项目。为满足X射线望远镜的光学性能,需制造表面粗糙度小于0.5 nm的镜片。为达到该标准,需要通过化学镀工艺在模具(即铝合金芯轴)表面得到150μm超厚无缺陷的非晶态镍磷合金镀层。本文以化学镀液中的添加剂作为研究对象,分析其对非晶态镍磷合金镀层性能和形貌缺陷的影响,并得到添加剂的最佳浓度配比,以达到优化工艺的目的。添加剂指配位剂乳酸、促进剂丁二
学位
太阳能成本低廉、清洁、可再生,合理开发利用可以缓解能源危机,形成绿色、可持续的能源体系。利用太阳能进行界面光热转化获得淡水,可极大减少热传导过程中的热损失,大大提高光热效率。该方法可应用在海水脱盐、污水处理等领域。太阳能界面光热转化最关键的是光热转化材料,其中FeS2(pyrite)半导体材料具有合成简单、吸收光谱可调性好等特点,在光热转换领域应用前景广阔。本课题采用两种水热法合成两种不同特征的F
学位
锂离子电池因其电压平台高、能量密度高、循环寿命长等优点已被广泛应用于电子、汽车和航空航天等领域,但随着长期充放电循环电池会发生衰减老化,对电池的失效机制进行系统性的研究并建立考虑电池老化机理的高精度仿真模型十分必要。本文在锂离子电池老化衰减机制研究的基础上,建立了考虑电池老化因素的电化学仿真模型,基于模型对电池老化过程中参数退化规律进行了系统研究。以18650型LiNi0.6Co0.2Mn0.2O
学位
随着我国“禁塑令”和“双碳”政策的大力推行,可生物降解塑料需求即将进入爆发期,尤其是可完全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS),作为综合性能最优的一种,未来我国需求量巨大。与传统的直接酯化法和酯交换法相比,近几年新兴的开环-缩聚法具有理论收率高、产生小分子少、所用原料成本低、制备产品分子量高、产品品质好等优点,是一种较为绿色清洁的合成工艺。其中丁二酸酐(SAA)与1,4-丁二醇(BDO)为单体进
学位
钠离子电池因钠的储量丰富、成本低廉、储能机制类似于锂离子电池而成为一种极具应用前景的储能技术。但是由于其在低温环境下较差的循环稳定性、低的比容量以及能量/功率密度,钠离子电池在低温条件下的应用受到严重阻碍。作为决定电池能量密度的关键因素,电极材料的选择尤为重要,尤其是低温负极材料。层状钛酸盐材料由于其较大的层间间距,可以实现离子的快速传输,减小温度降低对体相离子扩散的影响,是一种很有前途的低温负极
学位
人工合成细胞在深入了解活细胞的复杂生物学过程中起着重要作用,可以帮助理解细胞的起源。构建自供能的自主型人造细胞是合成生物学最雄心勃勃的目标之一,5′-三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)是大多数耗能细胞代谢过程的能量货币,ATP的持续再生对于自我维持的细胞至关重要。本论文展示了一种合成能量自给人造细胞的构建方法,将来自菠菜的类囊体包裹在巨型磷脂囊泡(giant uni
学位
人造细胞作为一种简化的细胞模型引起了研究者的广泛关注。巨型单室磷脂囊泡(GUV)结构与真实细胞膜类似,常被用作细胞模型。在自下而上合成人造细胞的研究中,液-液相分离形成的凝聚体通常被用作原细胞和人工细胞器,目前还没有凝聚体包覆于GUV外部作为人造细胞壁的研究。针对这一现状,本论文基于带负电的GUV和凝聚体间的静电相互作用,在GUV表面设计构建了连续完整的凝聚体层,作为人造细胞壁模型,并验证了人造细
学位
寻找价格低廉,高比能的新一代锂电池体系已经迫在眉睫。锂硫电池因其极高的理论容量和能量密度引起了人们的关注,却也因“穿梭效应”和氧化还原动力学缓慢的问题应用受限。除此以外,负极失效和活性物质的导电性及体积膨胀的问题也不容忽视,而这些问题也会使穿梭效应而加剧。因此,抑制锂硫电池中的穿梭效应即多硫化锂在正负极的来回扩散时锂硫电池改性的重中之重。目前,针对穿梭效应的抑制,常见的改性方法有物理限域和化学吸附
学位