高比能鋰二次電池金屬鋰負(fù)極的研究.pdf

1、金屬鋰的理論比容量為3860mAh/g，是目前已知的質(zhì)量比容量最高的電池負(fù)極材料之一，以金屬鋰作為負(fù)極的金屬鋰二次電池長期受到人們的關(guān)注。目前金屬鋰二次電池存在循環(huán)效率低、鋰枝晶和安全性低的問題，尤其是安全問題，電池在短路和過充過放過程中會(huì)產(chǎn)生體系的熱量失控，甚至體系會(huì)發(fā)生爆炸。影響金屬鋰負(fù)極電化學(xué)性能的主要因素是鋰負(fù)極表面的固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）的性能，所以形成性能良好的SEI膜是提高金屬鋰負(fù)極電化學(xué)性能的關(guān)鍵。本文正是從改善以

2、上問題為出發(fā)點(diǎn)分別展開了對金屬鋰二次電池的溶劑，鋰鹽和添加劑等三個(gè)方面的研究。
　　對于金屬鋰二次電池鋰負(fù)極來說，電解質(zhì)對鋰負(fù)極性能的影響是至關(guān)重要的，并且現(xiàn)有文獻(xiàn)中并沒有系統(tǒng)報(bào)道過不同溶劑和鋰鹽對鋰電極的影響，故本實(shí)驗(yàn)把現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室中電池用的溶劑和鋰鹽進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)中逐一研究單個(gè)溶劑和鋰鹽對于鋰負(fù)極的影響，從循環(huán)伏安曲線、沉積曲線、沉積后的表面形貌（電鏡圖）、阻抗、循環(huán)性能和平均庫倫效率等方面來評價(jià)電解質(zhì)對鋰負(fù)極的影響。基于鋰離

3、子現(xiàn)有電解液組成的啟發(fā)，我們又研究了多組分溶劑和鋰鹽對鋰負(fù)極的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋰在環(huán)狀烷基碳酸酯中可以形成性能良好的SEI膜，并且鋰在LiTFSI和LiBOB兩種鋰鹽中也可以形成性能良好的SEI膜。
　　金屬鋰二次電池面臨的一個(gè)最大的問題就是金屬鋰電池在充放電過程中產(chǎn)生鋰枝晶，枝晶的長大會(huì)刺穿隔膜，正負(fù)極接觸，引起電池短路，甚至產(chǎn)生爆炸。我們采用了一種最新的理論(SHES)體系來抑制鋰枝晶的產(chǎn)生，在不同的溶劑和鋰鹽中通過三電極