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《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》 2017年
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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

李泉  
【摘要】:金属锂由于其极高的理论容量(ca.3860mAh/g,2060mAh/cm3)和极低的电极电势(-3.045V相对于标准氢电极)而被用于锂电池中。不可控的锂枝晶生长,无限的体积膨胀和低的循环效率困扰了研究者们多年。最近由于Linda Nazar和Peter G.Bruce对Li-S,Li-O2电池的研究以及固态电解质的最新进展使得金属锂重新被重视。金属锂的改性有多种方法,如:在电解液中添加添加剂,3D集流体做骨架支撑,固态电解质的机械压制,金属锂的表面处理,使用锂金属合金,采用高盐浓度电解液,目的是为了解决金属锂存在的问题,目前还没有找到合适的方法。我们研究了孤立导体表面静电平衡下的电场分布对锂离子在液态电解液中沉积溶解动力学行为的影响,通过在金属锂表面制备大面积有序的结构的方法对金属锂作改性处理,并用微加工的方法首次成功地在金属锂表面大面积地制备了具有六角密排的亚微米圆柱形孔洞结构,分为500nm,5um,50um三种孔径。使用具有该结构(pattern)的锂负极装配了CR2032扣式电池和三电极电池电池,采用不同体系电解液进行电化学测试,将测试后的电池拆解出锂负极清洗后采用SEM进行形貌的观察。锂离子在金属锂表面的沉积和溶解受到微观电场的调控,部分锂离子在pattern的孔洞侧沿电场最强处以金属锂的形式均匀沉积。此外,微观结构使电极的比表面积增大,使电极表面真实电流密度降低。一方面增大了锂枝晶的形成时间τ,抑制锂枝晶的生成,另一方面降低了电极的极化。采用三电极电池壳分析了锂离子进入孔洞的量,对三电极电池做一周沉积后,在扫描电镜下找出其中多个任意区域做大数据统计可以得到锂离子在孔洞内沉积的半定量结果。
【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】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG146.26;TM912

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 李泓;吕迎春;;电化学储能基本问题综述[J];电化学;2015年05期
2 罗飞;褚赓;黄杰;孙洋;李泓;;锂离子电池基础科学问题(Ⅷ)——负极材料[J];储能科学与技术;2014年02期
3 丁飞;;Improvement of Lithium Interface Stability with 1,4-dioxane Pretreatment[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2007年03期
4 徐兰珍;孤立带电导体凹凸形尖端表面电荷与电场分布[J];西安科技学院学报;2001年02期
5 尹鸽平,周德瑞,夏保佳,史鹏飞;掺磷碳材料的制备及其嵌锂行为[J];电池;2000年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆浩;李金熠;刘柏男;褚赓;徐泉;李阁;罗飞;郑杰允;殷雅侠;郭玉国;李泓;;锂离子电池纳米硅碳负极材料研发进展[J];储能科学与技术;2017年05期
2 王其钰;王朔;张杰男;郑杰允;禹习谦;李泓;;锂离子电池失效分析概述[J];储能科学与技术;2017年05期
3 江海波;黄利武;吴朝玲;吴琳;黄菊;陈云贵;;TiH_2和V_(0.6)Ti_(0.23)Cr_(0.05)Fe_(0.12)H_2复合金属氢化物锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[J];功能材料;2017年05期
4 刘英军;刘畅;王伟;胡珊;郝木凯;徐玉杰;刘嘉;吴艳;;储能发展现状与趋势分析[J];中外能源;2017年04期
5 蔡奕荃;蔡奕茗;;锂离子电池负极材料研究[J];广东化工;2017年04期
6 潘广宏;赵永彬;张开周;康利斌;唐堃;;高功率锂离子电池软/硬复合碳负极材料[J];储能科学与技术;2017年01期
7 刘冠伟;张亦弛;慈松;余占清;曾嵘;;柔性电化学储能器件研究进展[J];储能科学与技术;2017年01期
8 张远杰;李威;王选朋;牛朝江;麦立强;;复杂一维纳米材料的构筑及储钠性能[J];电化学;2016年05期
9 刘亚芝;陈克;蔡以兵;乔辉;刘伟;魏取福;;电纺ZnMn_2O_4纳米纤维的制备及其电化学性能研究[J];化工新型材料;2016年09期
10 梁晰童;潘伟;陈昆峰;薛冬峰;;新型超级电容器的研发进展[J];应用化学;2016年08期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李泓;;锂离子电池基础科学问题(XV)——总结和展望[J];储能科学与技术;2015年03期
2 李文俊;褚赓;彭佳悦;郑浩;李西阳;郑杰允;李泓;;锂离子电池基础科学问题(Ⅻ)——表征方法[J];储能科学与技术;2014年06期
3 马璨;吕迎春;李泓;;锂离子电池基础科学问题(VII)——正极材料[J];储能科学与技术;2014年01期
4 郑杰允;郑浩;汪锐;李泓;陈立泉;;力曲线用于硅负极材料表面膜的研究[J];电化学;2013年06期
5 郑浩;高健;王少飞;李泓;;锂电池基础科学问题(Ⅵ)——离子在固体中的输运[J];储能科学与技术;2013年06期
6 刘欣;解晶莹;赵海雷;王可;汤卫平;潘延林;丰震河;吕鹏鹏;;锂离子电池Sn_(30)Co_(30)C_(40)三元合金负极材料的制备与性能研究[J];化学学报;2013年07期
7 高健;吕迎春;李泓;;锂电池基础科学问题(Ⅲ)——相图与相变[J];储能科学与技术;2013年03期
8 陈晗;向楷雄;胡忠良;龚文强;刘建华;;新型锂离子电池负极材料Li_(1.1)V_(0.9)O_2的制备及其电化学性能[J];材料热处理学报;2012年05期
9 杨绍斌;沈丁;吴晓光;米晗;;Cu对Sn-Co/C复合材料结构和电化学性能的影响[J];中国有色金属学报;2012年04期
10 陈欣;张乃庆;孙克宁;;锂离子电池3d过渡金属氧化物负极微/纳米材料[J];化学进展;2011年10期
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