收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

原位生长纳米氧化铜稳定金属锂负极及其电化学性能研究

罗雨  
【摘要】:金属锂具有极高的理论比容量(3860 m Ah g~(-1))、最小的金属密度(0.534g cm~(-3))和最负的电极电位(-3.04 V vs.标准氢电位),是锂电池负极材料最理想的选择。然而在循环过程中产生的锂枝晶、界面反应、体积变化大和循环寿命低等问题,使金属锂负极的电化学性能和安全性受到严重的影响,制约了金属锂电池的发展和应用。基于上述问题,本文从金属锂负极本身出发对其进行改性研究,制备了不同结构的纳米Cu O载体,通过抑制锂枝晶和适应体积变化等手段来提高金属锂负极的电池性能和安全性能。具体研究内容如下:(1)原位生长CuO纳米簇阵列(CuO-NCA)稳定金属锂负极研究。首先以Na OH溶液、NH_3·H_2O溶液、H_2O_2溶液为原料,通过低温湿化学法在铜箔表面原位生长Cu(OH)_2纳米簇阵列,然后通过热处理对其进行脱水处理制备Cu O纳米簇阵列。此特殊纳米结构作为载锂基底具有低的成核电位和低的界面阻抗,能有效引导锂均匀沉积。高的表面积有效降低电极表面的实际电流密度,同时能够适应金属锂在循环过程中的体积变化。与纯铜基电极相比,Cu O-NCA电极具有更加优异的循环稳定性和倍率特性。Li|Cu O-NCA半电池前230个循环的平均库伦效率高达98%,Li|Li/Cu O-NCA对称电池能稳定循环1000小时且不出现短路现象。Li FPO_4作为正极,Li|Cu O-NCA作为负极,组装而成的全电池在0.5 C倍率下充放电300个循环后容量仍保留有77.2%,平均每个循环衰减率仅为0.076%,平均库伦效率高达98.8%。(2)原位生长CuO离散纳米线(CuO-DNW)稳定金属锂负极研究。首先以Na OH溶液、(NH_4)_2S_2O_8溶液为原料,通过低温湿化学溶液法在铜箔表面原位生长Cu(OH)_2纳米线,然后通过热处理脱水后得到多向离散分布的Cu O纳米线。对比不同浓度Na OH溶液下Cu O-DNW基底的结构变化并研究其电化学性能,其中Cu O-DNW-10电极性能最优,高比表面积有效降低了电极表面的电流密度,离散纳米线结构给金属锂提供了沉积点位同时能够适应金属锂在循环过程中的体积变化。在半电池中保持稳定循环120圈且具有高库伦效率(98.3%)和低极化电压(24 m V),Li|Li/Cu O-DNW-10对称电池稳定循环900个小时没有发生短路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前13条
1 罗雨;何国强;;金属锂负极的关键技术与研究进展[J];功能材料;2020年01期
2 岳昕阳;马萃;包戬;杨思宇;陈东;吴晓京;周永宁;;金属锂负极失效机制及其先进表征技术[J];物理化学学报;2021年02期
3 王钊越;;金属锂的应用及其市场[J];新疆有色金属;2018年S1期
4 ;新型复合金属锂电极材料问世[J];技术与市场;2017年01期
5 李路平;习晓强;陈敦建;王军权;罗爱保;;金属锂渣的自燃与预防[J];科技创新与应用;2015年09期
6 汪文;四川建设国内最大金属锂生产装置[J];上海化工;1999年05期
7 汪家铭;金属锂开发应用蕴含商机[J];应用科技;1999年11期
8 王成林;屈思吉;李晶泽;;锂合金薄膜层保护金属锂负极的机理[J];储能科学与技术;2020年02期
9 杨铮;;金属锂电池中的节能控制电路设计技术研究[J];化工管理;2018年34期
10 Rui Zhang;Xiang Chen;Xin Shen;Xue-Qiang Zhang;Xiao-Ru Chen;程新兵;Chong Yan;Chen-Zi Zhao;张强;;用于金属锂电池的珊瑚状碳纤维基复合锂金属负极[J];科学新闻;2019年02期
11 汪家铭;金属锂开发应用蕴含商机[J];上海化工;1999年08期
12 杨素丽;日本电池用金属锂[J];稀有金属;1988年04期
13 刘佩珠;;英国新建金属锂厂[J];无机盐工业;1982年11期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张强;;基于柱撑石墨烯的金属锂负极——极低电流密度稳定并提高金属锂负极性能[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年
2 孙睿敏;郑向益;王春生;;高效储镁正极材料的构筑和机理研究[A];第五届全国新能源与化工新材料学术会议--2020全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集[C];2020年
3 曾宪祥;殷雅侠;吴雄伟;郭玉国;;金属锂电池:从准固态到固态[A];中国化学会2019能源材料和缺陷化学研讨会会议论文集[C];2019年
4 陆盈盈;;高能量密度金属锂电池及其负极保护机制[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
5 苏安宇;郭盼龙;孙俊奇;陈岗;魏英进;;有机-无机半互穿网络离子凝胶电解质的制备及在高电压金属锂电池中的应用[A];第33届全国化学与物理电源学术年会摘要集[C];2019年
6 杨迪;魏英进;;新型多孔复合膜对金属锂负极的保护[A];第33届全国化学与物理电源学术年会摘要集[C];2019年
7 王春花;白国梁;刘兴江;杨全红;;全固态锂电池:LiPON修饰层对金属锂负极的影响[A];第33届全国化学与物理电源学术年会摘要集[C];2019年
8 王成林;邓金祥;关鑫;屈思吉;贾唯尚;李晶泽;;磁控溅射保护膜改性金属锂负极负极材料[A];第33届全国化学与物理电源学术年会摘要集[C];2019年
9 董杉木;;锂金属负极界面设计与健康评估[A];第33届全国化学与物理电源学术年会摘要集[C];2019年
10 李念武;关俊;苏凯;张彩红;于乐;;金属锂负极微观结构设计与优化[A];中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会摘要集[C];2020年
11 曹菲菲;汪萍;叶欢;;高性能锂(钠)离子电池/混合电容器及其金属锂负极的研究[A];中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会摘要集[C];2020年
12 许睿;张学强;程新兵;张强;黄佳琦;;复合电解质隔膜稳定金属锂界面的研究[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
13 沈馨;程新兵;管超;黄佳琦;张强;;光学原位观测金属锂沉积[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
14 刘雯;李永;郭瑞;裴海娟;白清友;毛亚;詹彬鑫;解晶莹;;金属锂表面非原位修饰研究[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
15 晏成林;;空气稳定、高库伦效率金属锂硫电池及其原位反应机理研究[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
16 傅正文;;基于无机非晶固态薄膜电解质的复合金属锂研究进展[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
17 李泉;李文俊;郑杰允;李泓;;金属锂负极表面微米/纳米图形尺寸对金属锂在固态/液态电池中电沉积-溶解行为的影响[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
18 王旭;曾伟;唐铭;段辉高;姜汉卿;;应力释放抑制金属锂支晶的产生和生长[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集(上)[C];2018年
19 陆盈盈;李琪;范磊;高李娜;陈君儿;;金属锂负极保护[A];第三届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2016年
20 孔令龙;张泽;刘胜;李国然;高学平;;多孔碳中间层稳定锂硫电池中金属锂负极[A];2016淮海绿色功能材料论坛暨第三届徐州清洁能源材料论坛摘要集[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 康拓;金属锂复合负极的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
2 李泉;多尺度金属锂负极研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2020年
3 贾维尚;金属锂负极的改性研究[D];电子科技大学;2020年
4 金艳;锂电池硅基负极材料制备及金属锂负极原位光学探测[D];南京大学;2019年
5 邱飞龙;复杂体系下金属锂负极界面电化学行为研究[D];南京大学;2019年
6 苗荣荣;高比容量金属锂和硅基负极材料的形貌结构与电化学可逆性研究[D];上海交通大学;2016年
7 孙彬;金属锂负极/电解质界面结构设计与稳定机制研究[D];中国地质大学(北京);2019年
8 徐谦;基于液体电解质的金属锂电极循环性能的改进研究[D];武汉大学;2015年
9 李叶晶;高比能量电池电极材料设计和机理探索[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年
10 徐航宇;金属锂聚合物电池关键材料研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2019年
11 赵俊年;界面特性对金属锂沉积/溶解动力学过程的影响研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2019年
12 朱斌;硅/金属锂负极材料的设计与性能研究[D];南京大学;2018年
13 金松;用于电化学能量存储的三维碳电极材料[D];中国科学技术大学;2018年
14 彭佳悦;添加剂对金属锂负极的保护与锂空气电池材料体系研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年
15 李文俊;金属锂电池中锂负极的研究及其保护[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
16 孙昌志;锂金属电池金属锂负极及其界面优化的研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2020年
17 张毅俊;金属锂负极的改性及其电化学性能的研究[D];浙江大学;2017年
18 丁飞;高比能量二次锂电池中金属锂负极材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
19 陈剑宇;三维多孔铜集流体的制备及稳定金属锂负极的研究[D];南京邮电大学;2019年
20 宋仁升;表面改性三维基体金属锂负极的制备及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 罗雨;原位生长纳米氧化铜稳定金属锂负极及其电化学性能研究[D];广西大学;2020年
2 徐善敏;金属锂二次电池中锂负极保护的研究[D];北京交通大学;2020年
3 张鹏程;锂离子电池负极表面金属锂沉积特性的研究[D];上海理工大学;2019年
4 郭锁刚;锂二次电池的金属锂负极保护研究[D];北京化工大学;2019年
5 黄艳;成膜添加剂原位构筑高稳定性金属锂负极界面[D];河南师范大学;2019年
6 刘彦博;掺杂LLZO的制备及与金属锂界面性能的优化[D];上海交通大学;2018年
7 陈丽娟;金属锂电池负极自支撑微纳孔薄膜原位构筑研究[D];湖南工业大学;2019年
8 屈思吉;磁控溅射法改性金属锂负极的研究[D];电子科技大学;2019年
9 郭志坤;人造SEI膜界面调控金属锂负极及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
10 易怀波;金属锂负极的保护及其性能研究[D];燕山大学;2019年
11 朱文华;结构化金属锂负极的设计制备及电化学性能研究[D];上海大学;2019年
12 李典;温度对锂负极沉积行为影响的研究[D];华中科技大学;2019年
13 万敏涛;金属锂负极材料的设计与性能研究[D];华中科技大学;2019年
14 方聪聪;二次锂电池的金属锂负极研究[D];燕山大学;2019年
15 孙启迪;高性能金属锂负极结构设计与研究[D];山东大学;2019年
16 王胜;全固态锂—空气电池金属锂/电解质界面的调控与性能研究[D];南京大学;2018年
17 鲁承龙;用于保护金属锂负极的凝胶态聚氧化乙烯电解质体系的研究[D];青岛科技大学;2018年
18 刘崇武;金属锂负极的稳定化设计及在高比能电池中的应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
19 李泉;金属锂负极表面有序结构对锂离子电沉积溶解行为的影响[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年
20 赵斐;抑制金属锂负极枝晶生长的界面结构调控与保护研究[D];中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所);2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 时报记者 王森;中能锂业:技术创新锁定千亿市场[N];滨海时报;2017年
2 本报记者 何英;锂硫电池高性能电解液材料研究获进展[N];中国能源报;2017年
3 吴峰;金属锂提取技术获新进展[N];中国有色金属报;2005年
4 冷月;金属锂提取工艺优化研究通过验收[N];中国有色金属报;2005年
5 清宣;清华大学化工系张强课题组在高安全复合锂金属负极的研究取得重要进展[N];中国有色金属报;2018年
6 记者 王宇;全国第一 我市金属锂出口年均超千万美元[N];宜宾日报;2016年
7 陶振华 记者 王宇;金属锂出口连续三年全国第一[N];宜宾日报;2014年
8 记者 郑晓春;新型复合金属锂电极材料问世[N];科技日报;2016年
9 朱峡;金属锂蕴含巨大市场潜力[N];中国经济导报;2006年
10 本报记者 冯靖雯;熊训满:科技创新助企业高质量发展[N];新余日报;2019年
11 记者 李惠钰;生物质纳米材料让金属锂电池更安全[N];中国科学报;2020年
12 ;全力推进金属锂及锂基合金材料项目建设[N];柴达木日报;2016年
13 新疆昊鑫锂盐开发有限公司 孙建疆;真空热还原法生产 金属锂工业化探究[N];新疆科技报(汉);2008年
14 记者 解丽娜 通讯员 仁青措;青海金属锂实现首次出口[N];青海日报;2020年
15 本报记者 岳川 通讯员 陶振华;攻坚克难[N];中国国门时报;2012年
16 陈毓珊;赣锋锂业:靠科技和人才创天下[N];中国矿业报;2016年
17 记者 王小龙;美开发出稳定的金属锂阳极电池[N];科技日报;2014年
18 记者 臧建华;新疆锂盐工业基地及400吨金属锂项目开工奠基[N];中国有色金属报;2006年
19 本报记者 刘兴;一场追逐国际一流的创新长跑[N];经济日报;2016年
20 本报记者 胡晓军;江西赣锋锂业 科技创新抢占行业制高点[N];光明日报;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978