新型高安全性电解质在锂金属电池中的应用研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dousansan33
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
二次电池是迄今为止最成功的储能设备,给我们的日常生活带来了巨大的改变。随着社会的进步和发展,储能需求从便携式电子设备向电动汽车转变,需要拥有更高能量密度的可充电电池。锂金属电池因为具有超高的理论容量(3860 mAh/g)和最低的负电化学电位(相比于标准氢电极为-3.040V)受到广泛的研究关注。然而,锂金属的高活性伴随而来的许多安全隐患需要解决:不可控的锂枝晶生长、锂金属电极与电解液之间的不可逆副反应生成不稳定的固体电解质中间相(SEI)、传统电解液的意外泄露和挥发、高温下运行的热失控和热逃逸等。因此,寻找合适的策略实现锂金属电池的安全稳定运行对于促进高能量密度、高性能可充电锂金属电池的实际应用具有重要意义。在本文中,我们设计了两种新型的高安全性电解质并成功应用于锂金属电池中:(1)提出了一种新型的泄漏快速响应和自修复型电解质体系(LRE),具有防止泄漏、高离子电导率、电极润湿性良好和安全性高等诸多优点。使用该电解质组装的电池在遭遇泄露时能够对空气迅速响应,瞬间聚合修复破损,防止液体电解质的挥发和氧化。另外,该电解质还有助于形成高强度的聚合物SEI,有效抑制锂枝晶的形成,从而提高电池长期循环的稳定性,组装的Li‖Li对称电池能够稳定运行500 h保持无枝晶的锂嵌入/脱出,并且不提高界面电阻和极化电压。用于解决锂金属的电池的泄露隐患问题,这种新型电解质开辟了安全经济应用型锂金属电池的可能性。(2)制备了一种的新型准固态电解质(QSE),应用于具有热响应自保护功能的锂金属电池。该电解质由导锂聚合物和不导锂溶液复合而成,组装的电池在不安全的高温下,作为锂离子传输桥梁的聚合物分子从溶剂中析出,离子电导率急剧下降,电池停止工作,避免了热失控的危险,这对电池的安全运行具有重要意义。此外,该电解质常温下还具有高的离子电导率和良好的界面浸润,这可以带来优异的电化学性能。所构建的固态Li‖LiFePO4电池在0.1C电流密度下的容量提高到155mAhg-1,在5C的电流密度条件下具有优异的倍率性能,在极化测试中具有超过800h的循环寿命。因此,这种热响应性准固体电解质具有内在的智能热管理功能,可确保电池在规定的温度范围内的安全性,具有广泛的应用前景。
其他文献
目的 了解某三级公立医院国家基本药物使用情况,为提高基本药物配备及管理措施提供参考。方法 运用医院管理信息系统(HIS)收集肇庆市第二人民医院2019~2021年3年门急诊和住院患者国家基本药物使用情况,对国家基本药物的使用金额、处方占比、品种分类及其用药不适宜处方应用情况分布进行统计分析。结果 2019年门诊患者基本药物处方占比、门诊患者基本药物处方使用占比、住院患者基本药物使用率、住院患者基本
期刊
随着生活水平的不断提高,人们对身体健康监测的需求越来越高。各类传感器被广泛研究,而传统基于金属或半导体的应变传感器成本较高,且刚性和脆性大,应变范围小,难以满足在运动及生理健康检测领域的需求,如何通过导电材料和巧妙的导电网络结构设计,进而同时获得大应变范围和高灵敏度是目前柔性应变传感器开发中急需解决的关键技术之一。本文以醋酸纤维素(CA)为原料,首先通过设计多棱式接收装置制备了取向CA纳米纤维膜,
学位
金属钠(Na)因其理论容量高(1166 mAh g-1)、氧化还原电位低(-2.714 V vs.SHE)而被认为是可充式高能电池最具吸引力的负极材料之一。然而,钠金属容易在电池运行过程中形成枝晶,破坏固态电解质界面膜,导致电解液的持续消耗、库伦效率的降低以及循环稳定性的下降。更为严重的是,钠枝晶可能会刺穿隔膜,导致电池短路和安全隐患。因此,诱导均匀钠沉积、抑制钠枝晶生长,是钠金属负极走向应用的关
学位
肠道上皮作为机体防御外界病原体进入的“第一道防线”,其持续的自我更新是维持肠道物理屏障及肠道稳态的重要前提。而此过程依赖于隐窝底部的肠干细胞,并受到肠干细胞生态位内复杂信号网络的调控。然而,环境信号的来源及调控肠干细胞命运的方式仍有待研究。最新研究表明免疫细胞如T细胞、先天性淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞在调控肠干细胞命运中起关键作用。本文综述了免疫细胞调控肠干细胞的最新进展,以期更好地理解肠道生
期刊
电磁学包含丰富的概念规律和多样的认知方式,具有较高的抽象性和复杂性。学生依附适合的情境结构纳入电磁学知识时,情境因子的变化会左右学生思维走向,了解学生情境依赖性必然要探知学生内部感知,心智模型理论正是从个体内部表征的角度给予描述,基于心智模型理论分析学生头脑中各概念元素是如何随情境要素发生演变,可丰富情境学研究,以期提出适用于实践教学的可行建议。从心智模型的角度出发,界定心智模型下的情境、情境依赖
学位
室温液态金属镓及其共晶合金有着良好的导电/导热性能,高表面张力,很好的流动性,兼具液体和金属两面性,使其成为构建柔性机器人的理想材料,在解决柔性机器人极端条件下的应用瓶颈问题上展示了巨大的潜在价值。本文针对液态金属液滴在电、磁等多种能量场作用下的驱控及应用难题,进行了深入研究。主要研究内容分如下四个方面:首先,研究了梯度磁场驱动下的磁性功能液态金属液滴的平面运动和形变。提出了一种镓基液态金属磁改性
学位
自拓扑绝缘体被发现以来,相关领域取得了飞速的发展,各类新奇的拓扑物态也被先后提出并实现。其中,高阶拓扑绝缘体由于其独特的体-边界对应关系,近年来受到了物理学界广泛的关注。另一方面,研究拓扑体系中的无序效应是理解其拓扑特性的关键。但由于高阶拓扑绝缘体受到点群及空间群的保护,其往往被认为在无序下无法保持相应的拓扑特性。随着近些年对于高阶拓扑系统的深入研究,研究者们提出了高阶拓扑绝缘体的实空间拓扑不变量
学位
氢能源作为一种绿色能源,具有高热值和无污染的特点,受到人们的广泛关注。光电化学(PEC)水分解是将太阳能转换成氢能的一种有效手段,在该研究过程中,光阳极材料作为析氧反应(OER)的场所,是影响PEC水分解器件最终性能的关键因素。近年来,半导体材料钒酸铋(BVO)凭借合适的能带结构、稳定的化学性质和相对低廉的成本,成为了一种较为理想的光阳极材料。然而,BVO在作为光阳极时存在许多问题,严重限制了 P
学位
随着晶硅电池双面发电技术的兴起,电池背面的性能调控受到光伏行业的广泛关注。将Ag纳米颗粒(Ag-NPs)有机结合到电池结构中,利用局域表面等离子体共振(LSPR)效应来增强光电转换性能已成为该领域的研究热点。不同尺寸Ag-NPs发挥的作用和方式不同,常用的尺寸集中在50-300nm或10nm以下:前者由于较大的散射截面,能够增加光在吸收材料中的光程;后者则依赖强烈的近场效应,能促进活性层中载流子的
学位
细胞膜是生物材料和生物活性分子与细胞发生作用的第一个重要场所。深入了解多肽等生物活性分子与细胞膜之间的相互作用动力学过程,特别是研究这些活性分子对细胞膜结构和性质的干扰,对于功能性多肽的设计(包括基因和药物载体的构建,抗菌、抗病毒、抗肿瘤药物的开发等)具有重要意义。膜活性多肽主要包括细胞穿透肽和抗菌肽两类。细胞穿透肽能够携带较大的蛋白质或纳米粒子,在不造成显著细胞毒性的情况下穿过细胞膜,因此在纳米
学位