【摘 要】
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双离子电池是一种超越传统摇椅电池的新型电池体系,它具有高能量密度、低成本,环保和长寿命等优点,已成为研究热点之一。传统的双离子电池其正负极均采用石墨电极材料,石墨负极在双离子电池中低的理论比容量导致整体电池低能量密度问题,因此探究可替代石墨的负极材料是改善双离子电池性能的有效措施之一。采用高比容量的锂金属作为负极材料可显著提升电池的能量密度,但锂金属负极在循环过程中存在严重的锂枝晶生长问题导致电池
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双离子电池是一种超越传统摇椅电池的新型电池体系,它具有高能量密度、低成本,环保和长寿命等优点,已成为研究热点之一。传统的双离子电池其正负极均采用石墨电极材料,石墨负极在双离子电池中低的理论比容量导致整体电池低能量密度问题,因此探究可替代石墨的负极材料是改善双离子电池性能的有效措施之一。采用高比容量的锂金属作为负极材料可显著提升电池的能量密度,但锂金属负极在循环过程中存在严重的锂枝晶生长问题导致电池的安全性差,因此抑制锂枝晶生长是一重要课题。本论文从优选对锂电沉积具有阻化作用的添加剂和构建新型无锂负极双离子电池等两方面提升电池性能。其主要研究内容如下:1.选取LiPO2F2添加剂,对其在Li-石墨双离子电池中的作用机理进行研究。对比添加LiPO2F2前后的电化学性能,电池在2C电流密度下循环300周,提供了平均98 mAh·g-1的放电容量,容量保持率达到97.9%。结合SEM,LSV,EIS,XPS,Li-Li对称电池测试等表征手段,研究了 LiPO2F2添加剂的作用机理。其结果表明LiPO2F2添加剂可以增大Li沉积的过电势从而达到细化Li晶核的效果,并且能够在负极表面形成稳定的界面膜,此特性能够抑制锂枝晶的生长,从而提高Li-石墨双离子电池的安全性和电化学性能。2.通过简便、低成本的电沉积方法,控制时间、pH和温度等条件在商业Cu箔上沉积一层Ag颗粒。采用沉积Ag颗粒的Ag@Cu箔作为负极,与石墨正极组装锂基双离子电池。Ag@Cu-G双离子电池在2C电流密度下循环470周,放电容量为108 mAh·g-1,结合Li@Ag@Cu-Li对称电池测试、LSV测试以及SEM表征,结果证明亲锂性Ag颗粒能够达到促进Li的均匀沉积,诱导Li成核的效果,从而抑制锂枝晶的生成,提升了电池的电化学性能。本论文的研究结果可为双离子电池的发展提供新思路。
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