一、无机物对锂电池聚合物电解质的影响（论文文献综述）
张宇航[1]（2021）在《PEO基固态电解质的原位制备及界面调控》文中研究表明为减少不可再生能源的使用,环保可持续的锂离子电池已经被广泛用于储能领域。然而受到组成材料的限制,锂离子电池难以满足日益增长的高能量密度、高安全性的储能器件需求。固态锂金属电池被认为是下一代理想的储能器件,但电极-固态电解质的界面问题一直限制着固态锂金属电池的应用。虽然原位制备固态电解质构筑的固-固超共形界面,在一定程度上改善了电极-电解质的界面接触性能,但选择固态电解质前驱体时,很少兼顾其与电极间的界面稳定性以及化成固态电解质后的化学/电化学稳定性,从而直接引起固态电解质与电极间剧烈反应,导致固态电池内部产生高界面阻抗及严重的锂枝晶生长。为此,本论文旨在采用醚类前驱体原位合成高性能PEO基固态电解质,同时原位构筑电极-电解质界面层,通过一步法制得固态锂金属电池,实验证实该固态电池在室温、高压下能够长循环稳定运行。本文详细工作具体如下:（1）采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）作为聚合物前驱体,以碳酸亚乙烯酯（VC）作为锂负极成膜添加剂,采用原位共聚法制备了高性能的PEO基固态电解质,并通过FTIR、NMR和SEM等表征手段证明了共聚反应的发生。此新型固态电解质具有优异的电化学性能包括室温离子电导率(0.4 m S cm-1)、锂离子迁移数（0.46）以及电化学稳定窗口（5.1 V）。同时VC在锂负极表面参与形成界面层,改善了锂负极界面稳定性,使对锂电池的稳定运行时长提高了100倍。该固态电解质组装的Li-Li Fe PO4电池在室温、倍率为1 C下可稳定循环300圈以上。此外,将其匹配高负载正极(5.5-10.5mg cm-2)以及组装软包电池后,电池仍可正常运行,证明了此固态电解质的实用性。（2）在（1）述工作基础上,将锂镧锆钽氧（LLZTO）引入前驱体中,通过原位构筑无机物缓冲层改善固态电解质与高压三元正极的界面稳定性。此外,通过隔膜的截留作用使LLZTO只分散在面对正极侧的膜表面,消除了LLZTO对锂负极界面成膜的影响,并通过SEM和EDS验证了这种非对称膜结构。在无机物缓冲层的作用下,缓解了固态电解质与正极的副反应,形成了一层薄且稳定的正极界面层,组装的Li-NCM811电池在室温、倍率为0.5 C的条件下循环了200圈,且运行期间电池的库伦效率接近100%。此外,LLZTO的引入不仅增加了锂离子传输路径而且加快了锂离子在界面处的穿梭,使得该复合固态电解质的低温（-15℃）离子电导率高达0.1 m S cm-1,并初步证实了固态电池的低温性能。因此,本文所制备的固态锂金属电池有在低温、高压下的应用前景。
卢微[2]（2021）在《高比能锂电池金属锂负极及磷酸钒负极的制备和改性研究》文中认为锂电池作为绿色安全的新能源储能设备,被研究者们寄予了厚望。目前锂离子电池已经广泛应用于电动汽车和插电式混合动力汽车。随着电动汽车在日常生活中的普及,人们对高能量密度储能电池的需求也日益迫切。针对负极材料,传统的锂离子电池负极材料无法同时满足高能量密度、快速充放电和长循环的性能,开发新型的锂离子电池负极材料成为了研究者的希望。为了发展更高能量密度的锂电池,以金属锂为负极材料的锂金属电池的开发成为了必然趋势。作为锂金属电池的核心材料,金属锂负极(理论容量为3860 m Ah g-1)是高比能锂-硫电池、锂-氧气电池和全固态锂金属电池的必然选择,但仍然面临着副反应、锂枝晶和死锂等一系列安全问题。本论文的课题围绕高比能的锂金属电池负极材料和快速充放电锂离子电池负极材料展开研究1.梯度变化的固态电解质界面膜保护的锂金属负极在碳酸酯类电解液中的设计及改性研究用原位聚合的方法制备了一种梯度变化的聚合物-无机物（聚乙二醇二丙稀酯与碳酸亚乙烯酯共聚物/二氟化铜/硝酸锂,PEGDA-co-VC/Cu F2/Li NO3）复合固态电解质界面膜（PIG-SEI）保护锂负极,该PIG-SEI中,从外层到内层聚合物（PEGDA-co-VC）含量越来越少,无机物（Li F、Li3N和Cu）含量越来越多,二者呈现梯度变化趋势。在外部以聚合物为主,呈现了良好的柔韧性和机械稳定性,在内部以纳米级Li F、Li3N、Cu和锂化的PEGDA-co-VC共聚物为主,他们与金属锂之间存在化学相互作用,使得PIG-SEI与金属锂接触紧密无缝隙,抑制了电解液与锂负极的副反应和锂枝晶的形成。用PIG-SEI保护的金属锂组装的磷酸铁锂（Li Fe PO4,LFP）和三元镍钴锰酸锂811(Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2,NCM811)全电池在少量碳酸酯类电解液条件下体现了优异的电化学性能。2.人工固态电解质界面膜在超薄金属锂负极中的应用实验室里使用的金属锂负极都是400μm-600μm,这已经远超了商业化的标准（锂的厚度为50μm以下）。针对超薄金属锂（20μm）进行了人工SEI的改性,设计制备了PEGDA-co-VC/Li DFOB（三氟草酸硼酸锂）复合人工SEI膜（PEVB-SEI）。其结合了无机物和聚合物两者的优势,经过了充放电之后内部富含Li F、LixBOyFz中间体和PEGDA-co-VC-Li中间体,使得PEVB-SEI与超薄金属锂接触紧密,并具有较高的锂离子电导率。用PEVB-SEI保护的金属锂组装的LFP和Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）的全电池表现了优异的电化学性能,尤其是组装的LFP商业化软包电池也表现了优异的充放电性能。3.聚合物-无机物复合固态电解质界面膜保护锂金属负极在醚类电解液的锂硫电池中的设计及改性研究锂硫电池中存在的最大问题就是多硫化物的飞梭效应,多硫化物会溶解在电解液里穿梭到金属锂负极表面与金属锂反应生成绝缘的Li2S,人工SEI的改性方法可望有效抑制多硫化物和金属锂的副反应。设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚碳酸酯/硝酸锂（PMMA/PPC/Li NO3）的聚合物-无机物复合SEI（PMCN-SEI）保护金属锂负极。PMMA和PPC属于碳酸酯类电解质,多硫化物不溶于碳酸酯类聚合物中,从而可以有效抑制多硫化物穿过与金属锂反应。并且随着充放电过程进行,PMCN-SEI可以生成Li3N和Li-PPC-Li中间体,促进锂离子均匀沉积,从而使得组装的锂硫电池具有优异的电化学性能。4.三维相互嵌入的VPO4/rGO负极在快速充放电和长寿命的锂离子电池中的应用研究VPO4作为一种有前途的快速充电负极材料,其具有优异的化学活性,并且具有相对较高的理论比容量(550 m Ah g-1)。通过原位溶剂热还原方法成功地合成了一种新型三维（3D）相互嵌入的VPO4/rGO（VG-MS）复合电极,其中纳米级VPO4粒子与交错的rGO传导网络相互嵌入形成多孔绣球状VPO4/rGO微球,并且其微球嵌入在交错的多孔rGO框架中构成自支撑的复合电极。独特的多孔VG-MS电极可适应锂化-脱锂的反应过程中的体积变化,提高电子电导率和电化学反应动力学。更重要的是,这种相互嵌入的纳米结构使VG-MS展现出最佳的赝电容控制的超快锂传输动力学和出色的循环稳定性,使其满足了长循环快速充放电的性能。
梁建华[3]（2021）在《锂金属负极保护层结构调控及其电化学性能研究》文中研究指明锂金属二次电池因具备超过500 Wh kg-1的高能量密度而备受关注,然而由于锂金属极高的反应活性,极其容易在循环过程中形成锂枝晶和“死锂”,使电池存在安全隐患和库伦效率低等问题。目前,针对锂金属负极的保护方法主要分为两类:原位法和非原位法。其中非原位法在电池外对锂金属负极构建保护层,其组分更加均匀可控。因此,在本论文的工作中,我们采用了非原位的方法在锂金属负极表面构筑了均匀且具有快速锂离子传输能力的保护层,明显改善了锂金属的界面稳定性,增强了锂金属电池的电化学性能。首先,将锂金属与含氟溶剂和锂盐配制的溶液反应,在锂金属表面形成一层富LiF并且Li3N和Li2S等无机物共存的保护层（PL@Li）。与原始锂相比,该保护层中的LiF、Li2S和Li3N等无机物可诱导Li+快速均匀沉积,且该保护城中组分分布均匀,可降低因保护层中锂离子传输速率差异产生的应力而导致保护层的损坏。PL@Li基对称电池在0.5 m A cm-2的电流密度下,可以实现1900小时的稳定循环而极化电压保持在40 m V,体现出良好的循环稳定性。其次,将GO与ADP-Li3通过酰胺化反应合成了GO-ADP-Li3,并将GO-ADP-Li3作为功能化填料加入到固体聚合物电解质（SPE）中。GO-ADP-Li3从增加锂离子在材料中的传输路径和降低聚合物结晶度两方面共同提升Li-GO-SPE的锂离子电导率。将Li-GO-SPE涂覆在100μm的锂箔表面作为锂金属表面保护层（Li-GO-SPE@Li）,使用Li-GO-SPE@Li‖NCM811组装的0.2 Ah软包全电池在经过150次循环后其库伦效率保持在99.8%,容量保持率为78.4%。
张星意[4]（2021）在《聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究》文中进行了进一步梳理随着聚合物高分子材料的不断发展,聚合物离子导体作为高分子材料的一个重要分支,在电池能源材料中有着非常广泛的应用。本文主要介绍了聚合物离子导体在能量存储器件固态锂电池以及能量转换器件质子交换膜氢氧燃料电池中应用。传统固态锂电池在室温下离子电导率低,电池性能差以及传统纯的磺酸树脂质子交换膜溶胀率高,机械强度差,电池性能不稳定等特点,通过研究聚合物离子导体来解决这些问题是目前热点研究方向。在本文中主要通过研究聚偏氟乙烯（PVDF）/全氟磺酸（PFSA）聚合物离子导体来改善传统聚合物固态电解质和质子交换膜的不足。研究内容包括以下几个方面:第一,对固态锂电池的工作原理、分类与发展做了简单的介绍,并概述了聚合物离子导体在聚合物固态电解质中的发展,并进行了总结与分类,然后介绍了传统磺酸树脂质子交换膜以及商业质子交换膜的不足。提出了本文研究方向为基于聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体材料制备出的聚合物固态电解质与质子交换膜。第二,研究不同比例PVDF-PFSA的固态电解质隔膜,得到了40%PFSA复合聚合物固态电解质在室温条件下的锂离子电导率为0.83 × 10-3 S/cm,组装的磷酸铁锂固态电池在0.5 C室温条件下循环1000圈后,电池容量依然保持在89 mAh/g,锂离子迁移数达到0.524,该40%PFSA复合聚合物固态电解质有良好的稳定性和电化学性能。第三,研究了不同比例PVDF-PFSA的复合质子交换膜,通过与传统纯的磺酸树脂质子交换膜形成对比,该复合膜随着PVDF含量的增加,机械强度不断增强,溶胀率不断下降,当PVDF与PFSA 比例为2:3时,溶胀率达3.06%,机械强度可达14.9 MPa。该复合膜的制备工艺简单,原材料均采用国内生产的材料,最大功率密度达到716 mW/cm2。本文通过对PVDF复合的PFSA离子导体进行研究,改善了传统聚合物固态电池在室温条件下离子传导率低,以及增强了传统PFSA质子交换膜的机械性能以及稳定性能,并且降低了质子交换膜的生产成本,对推动聚合物固态锂电池以及质子交换膜氢氧燃料电池的发展有一定的参考价值。
侯旺[5]（2021）在《复合保护层对金属锂负极的改性研究》文中认为锂金属凭借超高的理论比容量（3861 m Ah/g）以及超低的氧化还原电位（-3.040V vs氢标）,成为最理想的负极材料。然而金属锂负极的枝晶问题阻碍着锂金属电池的发展。本论文通过在锂负极表面涂覆复合保护层,利用保护层优异的电化学稳定性与机械性能抑制锂枝晶的形成与生长,改善金属锂负极/电解液的界面,从而提高锂电池的循环稳定性与安全性能。1、在锂负极表面构建PVDF/TiO2复合保护层,通过TiO2优异的安全性与稳定性提高锂负极界面稳定性,并通过其亲锂性诱导锂的均匀沉积。具有该保护层的Li|Li对电池能够在1 m A cm-2,3 m A cm-2,8 m A cm-2的电流密度下均表现出更优异的循环稳定性。同时Li-Cu半电池在涂覆了该保护层后能够稳定循环150圈并保持95%的CE。在Li|LFP全电池中,经过表面处理后的锂负极同样优化了电池性能。2、设计制备了PVDF/ZnO复合保护层,ZnO作为亲锂物质可以为锂离子提供形核位点,能够实现金属锂的稳定沉积。利用PVDF/ZnO复合保护层的机械性能有效抑制锂枝晶生长。两者协同作用实现了Li|Li对电池的长稳定循环,并在CE上有显着的提升。在Li|LFP全电池的实际应用上,无论是长循环稳定性的提升以及倍率性能的提升,均有显着的积极作用。3、通过简单的旋涂方法在Li金属表面制备出具有优异离子电导率,离子迁移数以及机械性能的PVDF/LiAlO2复合保护层。该保护层具有快速传导Li离子的能力,能够诱导Li离子均匀沉积,改善枝晶生长问题。此外,该保护层致密且均匀,能够隔离锂金属与电解质,缓解电解质和活性金属锂的持续消耗与不良反应发生。由此实现了锂负极的超长循环寿命(Li|Li对电池在1 m A cm-2的电流密度下循环超过1600 h)与Li|LFP电池的高容量保持率（在1 C下循环700次后容量保持率为91.5%）,并在倍率性能与CE上表现出了稳定的提升。
王振兴[6]（2021）在《氟基电解液/金属锂界面的调控与电化学性能研究》文中指出金属锂具有高的理论比容量（3860 mAh g-1）和低的标准电极电位（-3.04 V vs.标准氢电极）,被认为是最有前景的下一代锂电池负极材料。然而,金属锂高的化学活性,会导致电解液在其表面发生副反应,生成离子导通、电子绝缘的固态电解质界面膜（SEI,solid electrolyte interphase）。该SEI膜以有机成分（ROCO2Li）为主,循环过程中会不断地分解和再生,从而降低锂负极的库伦效率和循环稳定性。同时,SEI膜中有机成分不利于锂离子的快速均匀传输,会造成锂离子的不均匀沉积并形成锂枝晶。锂枝晶在循环过程中有可能刺穿隔膜,引发电池短路,甚至起火和爆炸。因此,金属锂与电解液界面之间的反应,即SEI膜的产生和组成,是影响金属锂电池库伦效率和循环稳定性的重要因素。本论文针对金属锂在常规液态电解液中,所形成的SEI膜阻抗大、结构不稳定,同时造成金属负极库伦效率低等问题,以“含氟锂盐和溶剂在电化学过程中,金属锂与电解质界面相互作用规律”为出发点,以锂离子溶剂化层为核心,通过调控溶剂化层中氟代阴离子的配位浓度,锂离子与氟代阴离子的偶极作用,锂离子与氟代溶剂分子的偶极作用,获得富含LiF等无机物的低阻抗、高电化学稳定SEI膜,从而抑制枝晶的生成,实现高效、稳定循环的金属锂负极。取得的主要成果如下:（1）采用高浓度（21 M）的双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）水溶液为电解液,铜箔为工作电极,通过电化学循环伏安法,在铜箔表面生成以LiF、Li2SxOy等无机物为主的SEI膜,并用于有机溶剂体系。高浓度LiTFSI水溶液促使阴离子充分参与锂离子溶剂化层中,生成由阴离子分解形成的无机物为主的SEI膜。相比于以有机物为主的高阻抗、低电化学稳定的SEI膜,该电化学稳定的SEI膜,可有效降低锂离子扩散的界面阻抗、实现锂离子的快速均匀沉积。在阴离子形成SEI膜的铜表面,沉积的金属锂颗粒为球形,且沉积比较致密。这是由于SEI膜中的LiF等无机成分,可实现快速的锂离子扩散,避免锂离子在局部团聚生成锂枝晶。在0.5 mA cm-2条件下,锂||铜电池,能够以平均98.2%的高库伦效率循环超过140圈。在与硫正极组成的全电池中,以平均99.1%的库伦效率稳定循环超过400圈。（2）采用含羰基、含氟的三氟乙酸锂（LiTFA）来调控锂离子的溶剂化层,TFA-可与锂离子发生较强的锂离子-偶极作用,取代部分溶剂分子,并降低锂离子在SEI/电解液界面的去溶剂化能。同时,与溶剂分子相比,TFA-的最低未占据分子轨道（LUMO）能量更低。在还原过程中,锂离子溶剂化层中的TFA-,会先在金属锂负极表面发生分解,生成富含LiF和Li2O等无机物的SEI膜,这些无机粒子为锂离子的传输提供了更多的晶界传输通道,降低了锂离子在SEI膜中扩散的能垒。LiF和Li2O具有较高的表面能,可有效促进锂离子的均匀沉积并抑制锂枝晶的生成。电化学分析表明,含有LiTFA的电解液可有效降低锂与电解液之间的副反应,促进球形金属锂的生成,并实现平均98.8%的高库伦效率和超过500圈的稳定循环。在与LiFePO4或LiNi0.6C0.2Mn0.2O2正极组成的全电池中,含有LiTFA的电解液均表现出优异的循环稳定性。（3）采用含有两个氟原子的双氟代碳酸乙烯酯（DFEC）作为电解液溶剂,调控电解液中锂离子的溶剂化层。氟代基团具有很强的吸电子能力,可降低羰基中孤电子对的电子云密度,减弱锂离子与DFEC溶剂偶极之间的作用力。相比于未氟代的碳酸乙烯酯（EC）,在-20℃条件下,去溶剂化动力学提高了 6倍。同时,氟代基团可降低溶剂分子的LUMO能量和最高占据分子轨道能量（HOMO）。在SEI膜的形成过程中,DFEC由于较低的结合能,会先从锂离子溶剂化层中脱离;同时其较高的还原电位,促使其优先在金属锂表面还原分解,形成以LiF为主的SEI膜。该SEI膜可有效降低金属锂沉积的过电位,实现均匀的锂沉积和较高的库伦效率。此外,DFEC较低的HOMO能量,可将电解液的氧化电位拓宽到 5.2 V（vs.Li+/Li）。在与 LiNi0.8Co0.1Mn0.102（NCM811）正极组成的全电池中,在室温条件下以平均99.6%的高库伦效率实现了超过300圈的稳定循环。由于DFEC基电解液快速的界面电荷转移动力学,即使在0℃和-30℃条件下,也可实现89%（160 mAh g-1）和51%（93 mAh g-1）的室温放电比容量。
张涛[7]（2020）在《高能二次电池锂金属和锂硅合金负极研究》文中进行了进一步梳理锂金属作为锂电池的负极具有3860 mAh g-1的理论比容量和极低的电极电位（-3.04 V vs SHE）,被称作锂电池负极材料中的“圣杯”。硅作为合金型储锂材料在常温下的理论比容量为3590 mAh g-1,其脱嵌锂电位适中,也是一种极具应用潜力的锂二次电池负极材料。以锂金属或者硅材料作为负极,能够显着提高锂二次电池的能量密度,因此关于锂金属和硅材料的研究成为近期的热点。然而,锂金属本身化学性质很活泼,极易与电解液发生反应,造成锂的不可逆消耗使得库伦效率低而且界面阻抗增加。同时由于与电解液界面稳定性差,锂金属往往不能均匀地沉积/溶出而造成锂枝晶生长,这不仅会造成锂的损失还会带来一系列安全问题。此外,锂金属负极和硅负极在充放电过程中都伴随着巨大的体积变化,给电池的设计带来一定挑战。与锂金属相比,硅负极材料理论上不存在锂枝晶生长的问题,但是与高容量正极（如硫正极、氧正极）的匹配由于正负极都不含锂也给电池设计带来一定困难。针对上述问题,本论文一方面设计了一种用于锂金属负极的隔膜,隔膜上涂覆的活性物质能够与锂金属原位反应在锂金属表面生成良好的保护层,从而抑制锂枝晶的生长,减少锂金属与电解液之间的副反应。另一方面设计了一种三维结构的复合锂金属负极,锂金属被包覆于具有离子/电子双重导电性的三维骨架中,对于抑制锂枝晶、缓解体积效应有显着作用。此外,研究了锂硅合金的制备和硅电极的原位锂化方法,用制备的锂硅合金代替锂金属组装以硫复合物或者氧气为正极的全电池取得了优异的循环稳定性。本论文的具体研究内容如下:1.在商业化聚丙烯（PP）隔膜表面涂覆5μm厚度的含有纳米硅、聚丙烯酸（PAA）、导电炭黑的复合保护层,该涂层不仅极大改善了隔膜与电解液之间的浸润性,而且提高了隔膜的热稳定性,且通过卷绕、折叠后涂层不会脱落,适用于实际生产。在电解液存在的条件下,该涂层与锂金属接触后会通过短路的方式发生反应,转化为含有锂硅合金和Li PAA的保护层,且紧紧依附在锂金属表面,阻挡电解液对锂的腐蚀。在碳酸酯电解液中使用涂覆隔膜的Li│Li对称电池在1 mA cm-2,5 mAh cm-2条件下可以稳定循环超过500 h,以LiFePO4和硫化聚丙烯腈（S@pPAN）为正极的全电池分别循环300周、1000周后容量保持率为86%和87.7%。2.提出了一种制备三维结构复合锂金属电极的方法。将锂粉、氮化铝和碳纳米管混合均匀,利用锂金属与氮化铝在高温下的反应,在锂金属表面生成高离子导电性的Li3N和亲锂性的锂铝合金,复合电极整体的储锂容量高达1900 mAh g-1。Li3N、锂铝合金和碳纳米管保证了电极的离子和电子传输,锂铝合金为锂的再次沉积提供丰富的活性位点,电极的三维结构不仅减小了真实电流密度,也为锂金属沉积/溶出提供了体积变化的空间。以复合锂金属电极组装的对称电池在碳酸酯电解液中,2 mA cm-2,4 mAh cm-2条件下可以稳定循环超过600 h,以LiFe PO4和S@pPAN为正极的全电池分别循环500周、600周后容量保持率为94%和97%。3.提出了一种制备锂硅合金电极的方法。以锂粉、硅粉和碳纳米纤维为原料,按比例混合压制成圆片,在高温下锂粉与硅粉反应生成锂硅合金,碳纳米纤维提供三维结构骨架和电子传输通道。探究了不同锂硅合金含量的电极储锂容量和循环稳定性,其中锂硅合金含量为60 wt%时储锂比容量为940 mAh g-1,且循环较稳定。将制备的锂硅合金电极与S@pPAN正极匹配组装全电池,由于硅负极与S@pPAN正极在含有氟代碳酸乙烯酯的碳酸酯电解液中都具有很好的稳定性,在3C倍率循环3000周后还能保持初始容量的85%。4.研究了硅电极的原位电化学锂化方法。以静电纺丝法制备了含有纳米硅的自支撑Si/C薄膜电极,通过超薄锂金属箔在电池内部与Si/C薄膜电极接触短路发生反应,使Si/C薄膜电极转化为锂硅合金电极。分别以S@pPAN和氧气电极为正极,原位反应产生的锂硅合金为负极组装全电池,大幅提高了循环稳定性。设计了一种以氧气正极负载Li3N,硅电极为负极的锂氧电池,该电池首次充电时将Li3N分解释放出氮气,硅负极发生电化学锂化形成锂硅合金。随后电池在氧气中运行,正极反应为过氧化锂的生成与分解,而负极则是锂硅合金的脱锂/嵌锂。以原位形成的锂硅合金代替锂金属负极的锂氧全电池可以在500 mA g-1,500 mAh g-1条件下稳定循环120周以上。
周洲[8]（2020）在《PEO/LLZNO基柔性复合固态电解质制备及电化学性能研究》文中提出锂离子电池因其具有良好的储能性能,成为21世纪一种重要的能源载体,但传统的锂离子电池由于使用液态的电解液,存在着易燃、易爆、易泄漏等安全隐患,另一方面能量密度也难以进一步提升。将液态电解质变成固态电解质,能够解决这种现状,为锂离子电池的发展注入新的动力。石榴石型固态电解质（LLZO）因其具有高的离子电导率和电化学稳定性而备受关注,然而其烧结工艺复杂,难以获得稳定的立方相结构且界面电阻较大。聚环氧乙烷（PEO）由于其具有良好柔韧性、可塑性以及对锂盐良好溶解性也受到人们的青睐。将PEO和LLZO相结合构筑有机/无机复合电解质膜,有望解决上述问题。具体研究内容如下:（1）采用固相反应法制备了石榴石型固态电解质LLZO,引入Nb元素稳定LLZO的立方相结构。考察了 Nb掺杂量、锂源添加量、煅烧温度以及煅烧时间对LLZO制备的影响,设计陶瓷片埋粉烧结工艺,利用XRD和SEM对LLZO的结构和形貌进行分析,得到了性能优越的石榴石型固态电解质LLZNO。结果表明,当Nb的掺杂量为0.5时,Li过量10%,在950℃烧结6 h,可以获得稳定立方相结构的石榴石型固态电解质Li6.5La3Zr1.5Nb0.5O12（LLZNO）粉末;基于此球磨12 h,使LLZNO颗粒从2-3 μm减少到300-400 nm,经由压片制备完整的LLZNO陶瓷片素坯;于1250℃下烧结2 h,获得完全致密化的LLZNO陶瓷片,在25℃下离子电导率可以达到3.82 X 10-4 S cm-1。（2）采用了溶液浇铸法制备了 PEO20-LiTFSI-x wt%LLZNO柔性复合固态电解质膜,通过XRD,SEM对复合膜的结构和形貌进行表征,并以商业化LiFePO4为正极,金属锂为负极,组装成全固态锂离子电池,在60℃下对其电化学性能进行测试。结果表明,当锂盐加入量 n（EO:Li）为 20:1,LLZNO 为 10 wt%,PEO20-LiTFSI-10 wt%LLZNO复合电解质膜具有最高的离子电导率,60℃可以达到6.21×10-4 S cm-1,电化学窗口为 5.2 V。Li/PEO20-LiTFSI-10 wt%LLZNO/Li对称电池的恒电流充放电测试显示出长达800 h的稳定性和可逆性,表明复合电解质膜与Li金属电极之间具有良好的相容性,有利于Li+的均匀沉积并有足够的机械强度抵制锂枝晶的生长。全固态电池 LiFePO4/PEO20-LiTFSI-10 wt%LLZNO/Li 具有长的循环稳定性,在60℃下以0.5 C的倍率进行充放电,首圈放电容量153.4 mAh g-1,库伦效率为96.54%,稳定循环200圈后,放电容量仍然有143.3 mAhg-1,保持率达到93.4%。
庄子龙[9]（2020）在《二维碳基材料对锂金属电池正负极的界面保护研究》文中认为锂离子电池由于高比能量、低自放电和长循环寿命的优势,在3C数码、电动汽车和电网储能等多个社会领域具有重要的应用。然而,目前采用石墨负极的商用锂离子电池正接近其理论能量密度的极限,无法满足高能量存储设备快速增长的需求,而锂金属负极因其最高的理论容量,最低的电极电势而成为最具应用前景的下一代负极材料之一。然而锂金属电池也存在着种种界面问题。对于负极界面,由于金属锂的强反应活性和不均匀的沉积,会导致在循环过程中负极SEI膜不断生成,同时产生锂枝晶导致短路等安全问题。因此针对负极界面,本课题做了如下研究:（1）制备了厚度约为1 nm的超薄石墨相氮化碳（g-C3N4,简写为CN）纳米片,并在锂金属负极上形成了CN薄层。CN纳米片中丰富的氮原子可以和锂离子形成瞬态Li-N键,从而有力地稳定锂离子通量并增强锂负极与电解质的亲和力。另外,该薄层可以充当人造固体电解质界面膜（SEI）,以抑制锂枝晶生长并在5 m A cm-2的高电流密度下实现350圈稳定的锂沉积/剥离,而过电位只有约50 m V。（2）在锂金属负极表面通过原位聚合制备了石墨相氮化碳-聚二氧五环（CN-PDOL）复合界面层。CN纳米片的添加可以降低PDOL的结晶度,提高PDOL的离子电导率和锂离子通量的均匀性。而PDOL可以提供抑制锂枝晶生长的力学强度。因此,CN-PDOL改性的锂负极能够在3 m A cm-2的电流密度和约70 m V的过电位下实现850圈稳定的锂沉积/剥离。固体电解质具有力学强度,有望在一定程度上抑制锂枝晶的生长,同时有望解决目前有机电解液存在的泄露、燃烧等安全问题。然而,固体电解质也面临着一些问题,如高界面阻抗和低离子电导率等。其中聚碳酸丙烯酯（PPC）具有较高的离子电导率和电化学窗口,具有较好的应用前景。但是PPC也存在与电极之间的界面副反应的问题。本文以聚碳酸丙烯酯聚合物固体电解质和Li Ni0.5Mn0.3Co0.2O2正极为对象,研究了界面反应机理并采用石墨烯、氧化石墨烯对界面进行改善。主要研究内容包括:（1）通过XPS,FT-IR等表征手段研究了聚碳酸丙烯酯聚合物固体电解质（PPC-SPE）和Li Ni0.5Mn0.3Co0.2O2正极（c-NMC）之间的界面反应机理。电化学氧化产生的Ni3+和Co4+物种会进一步氧化分解PPC。为了改善界面问题,在c-NMC正极表面通过滴涂法引入了石墨烯界面层制备了G@c-NMC正极。电化学测试表明G@c-NMC正极具有更好的循环稳定性,倍率性能和更低的界面阻抗。在0.3 C(1 C=170 m Ah g-1)下循环50圈后G@c-NMC的容量保持率为97.9%,远好于没有石墨烯界面层的c-NMC正极。电化学性能的提升可以归结于石墨烯界面层抑制了界面副反应,促进了界面电荷转移并稳定正极活性物质结构。（2）采用XPS、FTIR、NMR等表征手段研究了Li Ni0.5Mn0.3Co0.2O2和聚碳酸丙烯酯聚合物固体电解质界面的化学和电化学反应机理。在首次充电过程中,NMC正极中的Ni2+和Co3+物种会被电化学氧化成Ni3+和Co4+,Ni3+和Co4+会催化氧化PPC与锂负极接触时生成的醇类化合物发生脱水缩合产生醚。为了抑制副反应,促进界面电荷转移,采用氧化石墨烯经过脱泡搅拌包覆Li Ni0.5Mn0.3Co0.2O2正极颗粒制备了GO@NMC正极。电化学测试表明与包覆前相比,包覆后的样品具有更高的初始比容量,更好的循环性能和循环后更低的界面阻抗。在0.3 C（1 C=170 m Ah g-1）下循环300圈后,GO@NMC的容量保持率为69.2%,均远好于未包覆的正极。本论文主要研究了二维碳材料对锂金属电池正负极的界面改性,能有效抑制负极侧的锂枝晶生长和正极侧的界面副反应,有望对锂金属电池的界面保护研究起到借鉴作用。
姚怡鑫[10]（2020）在《基于LATP复合固态电解质的制备及其电化学性能研究》文中认为随着数码类产品以及新能源汽车行业的蓬勃发展,人们对锂二次电池的要求逐渐提高。具有高安全性、高能量密度的固态锂电池受到了极大关注。作为固态锂电池的核心,锂离子传导率高、界面阻抗低并且稳定性好的固态电解质的设计和开发成为研究的热点。本论文基于NASICON型固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3（LATP）,首先探究了不同因素对其锂离子传导率的影响,并初步进行了界面改性。以界面相容性好的聚环氧乙烷（PEO）为聚合物基体,以预制的LATP为无机填料,制备出正极支撑的复合固态电解质膜并研究其电化学性能。具体研究内容如下:（1）从LATP粉末的制备工艺入手,采用易于规模化的固相球磨法制备调控LATP粉末,详细研究了二次球磨工艺、锂盐掺杂量、烧结温度及时间对LATP陶瓷片锂离子传导率的影响。结果表明,二次球磨工艺有利于进一步减小LATP颗粒的粒径尺寸并提升均匀度,显着提升了 LATP锂离子传导率。当锂盐过量20%时得到的陶瓷片无杂质相并具有最高的锂离子传导率。在850℃、2 h的烧结条件下得到的LATP陶瓷片晶界清晰、孔隙较少、无杂相,锂离子传导率达到了 2.91×10-4S/cm。使用PVCA-PEO双面聚合物层修饰LATP陶瓷片得到了三明治结构的复合固态电解质。组装成对Li电池后,测试表明在50℃、0.05 mA/cm2的电流密度下循环了 6000分钟,极化电压稳定在 0.054 V。LiFePO4/PVCA-LATP-PEO/Li 电池在 50℃、0.3 C下循环50圈后放电比容量为129 mAh/g,容量保持率达到了 97.3%。（2）以PEO为聚合物基体,LATP为无机填料使用溶液浇筑法制得了正极支撑的复合固态电解质膜。微观表征和电化学测试表明,无机填料LATP显着抑制了 PEO的结晶性,有利于提升电解质膜的锂离子传导率。当掺杂15wt.%LATP粉末时,LATP填料在电解质膜中分散均匀且致密,并将电化学稳定窗口提升至了 4.8 V,电解质膜在20℃和60℃下锂离子传导率分别达到了 7.50×10-6 S/cm和3.46×10-4 S/cm。对Li电池60℃下以0.2 mA/cm2的电流密度稳定循环了 400 h,极化电压稳定在0.05 V左右。60℃下正极支撑的固态电解质膜组装的固态锂电池初始阻抗为69Ω,仅为传统固态锂电池初始阻抗的 1/2 左右。LiFePO4-PEO-LATP/Li 电池在 60℃、0.5 C 下 120次循环后放电比容量为137.5 mAh/g,容量保持率为93.66%。同时展示出了较好的倍率性能。
二、无机物对锂电池聚合物电解质的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、无机物对锂电池聚合物电解质的影响（论文提纲范文）
（1）PEO基固态电解质的原位制备及界面调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂电池固态电解质 |
| 1.2.1 固态电解质的分类及性能要求 |
| 1.2.2 无机固态电解质 |
| 1.2.3 固态聚合物电解质 |
| 1.2.4 凝胶聚合物电解质 |
| 1.2.5 复合固态电解质 |
| 1.3 锂电池固态电解质与电极材料的界面性质 |
| 1.3.1 固态电解质-电极的界面接触性 |
| 1.3.2 固态电解质-电极的界面稳定性 |
| 1.4 本章小结 |
| 1.5 选题依据及研究内容 |
| 2 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验材料及仪器设备 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.2.1 物化性能表征 |
| 2.2.2 热力学性能表征 |
| 2.2.3 显微镜形貌表征 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 离子电导率 |
| 2.3.2 电化学稳定窗口 |
| 2.3.3 锂离子迁移数 |
| 2.3.4 锂负极界面稳定性 |
| 2.3.5 固态电池电化学性能 |
| 3 PEO基固态电解质的原位制备及锂负极界面调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 正极极片的制备 |
| 3.2.2 在电池中原位合成固态电解质 |
| 3.3 固态电解质材料表征结果与分析 |
| 3.3.1 固态电解质前驱体溶液物性表征 |
| 3.3.2 固态电解质合成机理分析及形貌表征 |
| 3.3.3 固态电解质热力学性能表征 |
| 3.4 固态电解质电化学性能测试结果与分析 |
| 3.4.1 锂负极-固态电解质界面稳定性 |
| 3.4.2 固态电解质电化学性能 |
| 3.5 固态电池电化学性能测试结果与分析 |
| 3.5.1 Li||LiFe PO_4固态电池性能测试 |
| 3.5.2 Li||LiFe PO_4固态电池实用化测试 |
| 3.5.3 Li||LiNi_(0.5)Mn_(0.3)Co_(0.2)O_2固态电池性能测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 PEO基固态电解质的原位制备及高压正极界面调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 正极片的制备 |
| 4.2.2 在电池中原位合成固态电解质 |
| 4.3 固态电解质材料表征结果与分析 |
| 4.3.1 固态电解质合成机理分析 |
| 4.3.2 固态电解质热力学性能表征 |
| 4.3.3 无机氧化物及固态电解质形貌表征 |
| 4.4 固态电解质电化学性能测试结果与分析 |
| 4.4.1 锂负极-固态电解质界面稳定性 |
| 4.4.2 固态电解质电化学性能 |
| 4.5 固态电池电化学性能测试结果与分析 |
| 4.5.1 Li||LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2固态电池性能测试 |
| 4.5.2 固态电池低温性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）高比能锂电池金属锂负极及磷酸钒负极的制备和改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂金属电池简介 |
| 1.2.1 锂金属电池的结构及工作原理 |
| 1.2.2 锂金属电池中金属锂负极存在的问题 |
| 1.2.3 金属锂负极的研究进展 |
| 1.3 锂离子电池简介 |
| 1.3.1 锂离子电池的结构及工作原理 |
| 1.3.2 锂离子电池负极材料的研究进展 |
| 1.4 本文选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 物化性能表征测试方法 |
| 2.3.1 X-射线粉末衍射分析 |
| 2.3.2 拉曼光谱分析 |
| 2.3.3 傅立叶变换红外光谱分析 |
| 2.3.4 原子力显微镜 |
| 2.3.5 热重分析 |
| 2.3.6 比表面积和孔径分布分析 |
| 2.3.7 X-射线光电子能谱分析 |
| 2.3.8 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.9 透射电子显微镜分析 |
| 2.4 电化学性能测试方法 |
| 2.4.1 电极的制备 |
| 2.4.2 电池的组装 |
| 2.5 电化学性能的表征 |
| 2.5.1 恒流充放电测试 |
| 2.5.2 循环伏安测试 |
| 2.5.3 电化学阻抗测试 |
| 第三章 梯度变化的固态电解质界面膜保护锂金属负极在碳酸酯类电解液中的设计及改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 梯度变化的聚合物-无机物复合固态电解质界面膜(PIG-SEI)保护锂负极的制备 |
| 3.2.2 结构及形貌的表征 |
| 3.2.3 电化学及电池测试 |
| 3.2.4 循环后的电极表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 PIG-SEI的结构与形貌表征 |
| 3.3.2 PIG-SEI金属锂的电化学性能的研究 |
| 3.3.3 PIG-SEI金属锂在充放电循环中的机理研究 |
| 3.3.4 PIG-SEI金属锂在LFP和 NCM811 全电池中的应用 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 人工固态电解质界面膜在超薄金属锂负极中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 PEVB-SEI的制备 |
| 4.2.2 结构及形貌的表征 |
| 4.2.3 电化学及电池测试 |
| 4.2.4 循环后的电极表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PEVB-SEI保护的超薄金属锂的结构和形貌表征 |
| 4.3.2 PEVB-SEI金属锂的电化学和物化性能的研究 |
| 4.3.3 PEVB-SEI金属锂组在LFP和 NCM622 全电池中的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 人工固态电解质界面膜保护的锂金属负极在醚类电解液中的设计及改性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 PMCN-SEI保护的不同厚度的金属锂的制备 |
| 5.2.2 结构及形貌的表征 |
| 5.2.3 电化学及电池测试 |
| 5.2.4 循环后的电极表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 PMCN-SEI的结构和形貌表征 |
| 5.3.2 PMCN-SEI保护金属锂的电化学和物化表征 |
| 5.3.3 PMCN-SEI保护金属锂在锂硫电池中的电化学性能和物化表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 三维相互嵌入的VPO_4/rGO负极材料在快速充放电锂离子电池中的电化学研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 VG-MS电极材料的制备 |
| 6.2.2 VPO_4材料的制备 |
| 6.2.3 结构和形貌表征 |
| 6.2.4 电化学测试 |
| 6.2.5 循环后的电极表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 VG-MS结构及形貌 |
| 6.3.2 VG-MS的电化学性能测试 |
| 6.3.3 VG-MS的动力学定量分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（3）锂金属负极保护层结构调控及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂金属电池研究概述 |
| 1.3 锂金属负极研究概述 |
| 1.3.1 固体电解质界面(SEI)的形成 |
| 1.3.2 锂枝晶的形成 |
| 1.3.3 金属锂沉积时的体积变化 |
| 1.4 锂金属负极表面保护的研究现状 |
| 1.4.1 基于电解液调控的原位SEI构建 |
| 1.4.2 非原位人工SEI构建 |
| 1.5 本文选题依据与主要研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验试剂及仪器 |
| 2.1.1 主要实验试剂和材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.2.1 电子显微镜(SEM/TEM) |
| 2.2.2 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.2.3 傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR) |
| 2.2.4 差示扫描量热仪(DSC) |
| 2.3 电池组装及电化学性能测试 |
| 第3章 富LiF保护层的构筑及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 锂金属表面富LiF保护层的形貌以及成分分析 |
| 3.3.2 富LiF保护层对锂沉积形貌的影响 |
| 3.3.3 富LiF保护层的锂金属负极电化学性能分析 |
| 3.3.4 全电池性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 功能化氧化石墨烯/聚合物复合保护层的构筑及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 氧化石墨烯/功能化氧化石墨烯制备 |
| 4.2.2 固态聚合物电解质制备 |
| 4.2.3 SPE中锂离子电导率、活化能测试和锂离子迁移数的测试 |
| 4.2.4 GO-SPE@Cu和Li-GO-SPE@Cu的制备 |
| 4.2.5 GO-SPE@Li和Li-GO-SPE@Li的制备 |
| 4.2.6 软包全电池制作 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 氧化石墨烯/功能性氧化石墨烯的表征 |
| 4.3.2 功能化氧化石墨烯/聚合物固态电解质的电化学性能 |
| 4.3.3 Li-GO-SPE@Cu对金属锂的沉积/溶解行为的影响 |
| 4.3.4 Li-GO-SPE@Li对锂金属负极电化学性能的影响 |
| 4.3.5 全电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（4）聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 聚合物离子导体在固态锂电池中的研究 |
| 1.2.1 聚合物固态锂电池的简介 |
| 1.2.2 聚合物离子导体在固态锂电池中的发展 |
| 1.2.3 聚合物固态电解质隔膜的性能要求 |
| 1.3 聚合物离子导体在质子交换膜燃料电池中的研究 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池的简介 |
| 1.3.2 聚合物离子导体在质子交换膜燃料电池中的发展 |
| 1.4 研究的目的和意义 |
| 1.5 研究的主要内容与创新性 |
| 第二章 实验样品的表征与测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 实验仪器 |
| 2.4 实验材料及仪器部分简介 |
| 2.5 样品的测试与表征方法 |
| 2.5.1 样品的物理性能测试 |
| 2.5.2 电化学测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 聚合物离子导体在固态电解质中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的制备与表征测试 |
| 3.2.1 固态电解质隔膜的制备 |
| 3.2.2 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的表征测试 |
| 3.2.3 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的热分析 |
| 3.2.4 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的机械强度分析 |
| 3.2.5 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的电化学性能测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 聚合物离子导体在燃料电池中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PVDF-PFSA质子交换膜的制备与电池组装 |
| 4.2.1 质子交换膜的制备 |
| 4.2.2 膜电极的制备与燃料电池的组装 |
| 4.3 PVDF-PFSA质子交换膜性能测试与结果 |
| 4.3.1 质子交换膜表面形貌SEM对比图 |
| 4.3.2 质子交换膜的表征测试 |
| 4.3.3 质子交换膜的溶胀率与吸水率计算 |
| 4.3.4 质子交换膜的电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）复合保护层对金属锂负极的改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂金属电池概况 |
| 1.2.1 锂金属电池的研究意义 |
| 1.2.2 锂金属电池的工作原理 |
| 1.2.3 锂金属电池存在的问题 |
| 1.3 金属锂负极的研究现状及改性方法 |
| 1.3.1 电解液优化 |
| 1.3.2 固态电解质 |
| 1.3.3 3D复合金属锂负极 |
| 1.3.4 锂负极的改性及保护 |
| 1.4 本论文的选题依据及意义 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 实验仪器及方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 化学试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.2.1 多晶X射线衍射 |
| 2.2.2 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 纳米压痕测试 |
| 2.3 材料的电化学性能测试 |
| 2.3.1 电极片的制备及电池的组装 |
| 2.3.2 恒电流循环测试 |
| 2.3.3 电化学阻抗谱测试 |
| 2.3.4 离子电导率测试 |
| 2.3.5 离子迁移数测试 |
| 第三章 PVDF/TiO_2复合保护层改性金属锂负极的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PVDF/TiO_2复合保护层的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 PVDF/TiO_2复合保护层 |
| 3.3.2 TiO_2-PVDF@Li复合锂负极 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PVDF/ZnO复合保护层改性金属锂负极的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PVDF/ZnO复合保护层的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PVDF/ZnO复合保护层 |
| 4.3.2 ZnO-PVDF@Li复合锂负极 |
| 4.4 ZnO-PVDF@Li与TiO_2-PVDF@Li对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 PVDF/LiAlO_2复合保护层改性金属锂负极的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PVDF/LiAlO_2复合保护层的制备 |
| 5.2.1 LiAlO_2颗粒的制备 |
| 5.2.2 制备PVDF/LiAlO_2复合保护层 |
| 5.2.3 实验参数优化 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 PVDF/LiAlO_2复合保护层 |
| 5.3.2 LiAlO_2-PVDF@Li复合锂负极 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 未来的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）氟基电解液/金属锂界面的调控与电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属锂负极基本特性 |
| 1.2.1 锂的基本性质 |
| 1.2.2 发展历程 |
| 1.3 金属锂负极存在的主要问题 |
| 1.3.1 锂枝晶 |
| 1.3.1.1 空间电荷模型 |
| 1.3.1.2 SEI诱导形核模型 |
| 1.3.1.3 表面形核和扩散模型 |
| 1.3.2 低库伦效率 |
| 1.3.3 较大的体积变化 |
| 1.4 锂负极研究现状 |
| 1.4.1 电解液 |
| 1.4.1.1 溶剂 |
| 1.4.1.2 锂盐 |
| 1.4.1.3 电解液添加剂 |
| 1.4.2 人工SEI膜 |
| 1.4.2.1 碳基材料 |
| 1.4.2.2 聚合物 |
| 1.4.2.3 非碳基无机物 |
| 1.4.3 三维结构金属锂负极 |
| 1.4.3.1 金属基集流体 |
| 1.4.3.2 碳基集流体 |
| 1.5 本论文的研究内容与意义 |
| 第二章 实验原料与测试方法 |
| 2.1 原料及试剂 |
| 2.2 表征设备 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜 |
| 2.2.2 透射电子显微镜 |
| 2.2.3 激光拉曼光谱仪 |
| 2.2.4 X射线光电子能谱 |
| 2.2.5 热重分析仪 |
| 2.2.6 衰减全反射傅里叶红外光谱仪 |
| 2.2.7 电导仪 |
| 2.2.8 飞行时间二次离子质谱 |
| 2.3 性能测试 |
| 2.3.1 电池组装 |
| 2.3.2 电化学性能测试 |
| 2.4 理论计算 |
| 第三章 锂离子-阴离子对调控界面传输动力学 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电解液和电极材料的制备 |
| 3.2.1 电解液的制备 |
| 3.2.2 铜箔表面阴离子形成SEI膜的制备 |
| 3.2.3 电极材料的制备及电池的组装 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 阴离子形成SEI膜的形貌与成分 |
| 3.3.2 金属锂负极的沉积形貌 |
| 3.3.3 金属锂负极的界面稳定性 |
| 3.3.4 锂硫全电池的电化学性能 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 锂离子-阴离子偶极调控界面传输动力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电解液和电极材料的制备 |
| 4.2.1 电解液的制备 |
| 4.2.2 电极材料的制备及电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电解液的稳定性 |
| 4.3.2 金属锂负极的界面稳定性 |
| 4.3.3 金属锂负极的沉积形貌 |
| 4.3.4 金属锂负极SEI膜的成分 |
| 4.3.5 LiFePO_4‖Li和NCM622‖Li全电池的电化学性能 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 锂离子-溶剂偶极调控界面传输动力学 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电解液和电极材料的制备 |
| 5.2.1 电解液的制备 |
| 5.2.2 电极材料的制备及电池的组装 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 电解液的稳定性 |
| 5.3.2 金属锂负极的界面动力学 |
| 5.3.3 金属锂负极的界面稳定性 |
| 5.3.4 金属锂负极的沉积形貌 |
| 5.3.5 金属锂负极SEI膜的成分 |
| 5.3.6 NCM811‖Li全电池的电化学性能 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 全文总结及展望 |
| 6.1 主要结论及创新点 |
| 6.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（7）高能二次电池锂金属和锂硅合金负极研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂电池概述 |
| 1.2.1 锂电池发展简史 |
| 1.2.2 二次锂电池的结构与工作原理 |
| 1.2.3 二次锂电池负极研究现状 |
| 1.3 锂金属二次电池研究概况 |
| 1.3.1 锂金属负极存在的主要问题 |
| 1.3.2 锂金属负极研究进展 |
| 1.4 锂合金负极研究概况 |
| 1.4.1 锂合金负极存在主要问题 |
| 1.4.2 锂合金负极研究进展 |
| 1.5 本文选题背景与研究策略 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 研究策略 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2 材料表征测试 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 电池组装 |
| 2.3.2 充放电测试 |
| 2.3.3 交流阻抗测试 |
| 2.3.4 循环伏安测试 |
| 第三章 原位锂化硅合金保护的锂金属负极研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PP@PS隔膜的制备 |
| 3.2.2 电化学测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纳米硅粉的表征 |
| 3.3.2 隔膜的物理-化学特性 |
| 3.3.3 电化学性能测试结果与讨论 |
| 3.3.4 全电池测试结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维结构锂金属负极的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 LAN电极的制备 |
| 4.2.2 电池组装与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 锂硅合金负极的制备及其电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 硅电极的原位锂化方法探究与应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 自支撑Si/C电极制备 |
| 6.2.2 PVDF隔膜的制备 |
| 6.2.3 电解液配制 |
| 6.2.4 电池组装与测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 自支撑Si/C电极的原位锂化 |
| 6.3.2 正极负载Li_3N的 Li-Si│O_2电池 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文及获奖情况 |
（8）PEO/LLZNO基柔性复合固态电解质制备及电化学性能研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池的原理、结构 |
| 1.2.3 锂离子电池的优缺点 |
| 1.3 固态锂离子电池概述 |
| 1.3.1 聚合物电解质 |
| 1.3.2 无机固态电解质 |
| 1.3.3 有机-无机复合固态电解质 |
| 1.4 固态锂离子电池的研究现状 |
| 1.5 论文的研究目的、意义及研究内容 |
| 第二章 实验药品、仪器及表征方法 |
| 2.1 实验药品、仪器 |
| 2.2 材料性能表征 |
| 2.2.1 晶体结构分析(XRD) |
| 2.2.2 表面形貌表征(SEM&EDS) |
| 2.2.3 激光粒度分析仪 |
| 2.2.4 差示扫描热量法(DSC) |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 电化学交流阻抗谱 |
| 2.3.2 电池充放电测试 |
| 第三章 石榴石型固态电解质Li_7La_3Zr_7O_(12)的制备及掺杂改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 固相法制备纯LLZO粉末 |
| 3.2.2 固相法制备Nb掺杂的LLZO粉末 |
| 3.2.3 LLZNO陶瓷片的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 晶体结构分析 |
| 3.3.2 LLZNO形貌表征 |
| 3.3.3 LLZNO烧结工艺研究 |
| 3.3.4 LLZNO电化学性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PEO/LLZNO基柔性复合固态电解质的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 固态电解质LLZNO制备 |
| 4.2.2 复合电解质膜的制备 |
| 4.2.3 LiFePO_4正极片的制备 |
| 4.2.4 电池的组装 |
| 4.2.5 电池界面层的热处理工艺 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PEO膜的成型工艺 |
| 4.3.2 复合电解质膜的结构分析 |
| 4.3.3 复合电解质膜的微观形貌分析 |
| 4.3.4 复合电解质膜热稳定性分析 |
| 4.3.5 电化学性能分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 结论和展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者与导师简介 |
| 附件 |
（9）二维碳基材料对锂金属电池正负极的界面保护研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池的基本原理 |
| 1.3 锂离子电池的挑战与锂金属负极 |
| 1.4 锂金属电池的界面问题 |
| 1.4.1 负极界面 |
| 1.4.2 正极界面 |
| 1.5 二维碳基材料在锂金属电池中的应用 |
| 1.5.1 石墨烯 |
| 1.5.2 石墨相氮化碳 |
| 1.6 固体电解质在锂金属电池中的应用 |
| 1.6.1 固体电解质概述 |
| 1.6.2 固体电解质的离子迁移机理 |
| 1.6.3 无机固体电解质 |
| 1.6.4 聚合物固体电解质 |
| 1.7 课题研究内容与意义 |
| 2 实验试剂、仪器与方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料表征技术 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜与X射线能谱 |
| 2.3.2 透射电子显微镜 |
| 2.3.3 X射线衍射 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱 |
| 2.3.5 激光拉曼光谱 |
| 2.3.6 红外吸收光谱 |
| 2.3.7 核磁共振 |
| 2.3.8 电感耦合等离子体质谱 |
| 2.3.9 差示扫描量热 |
| 2.4 电池测试技术 |
| 2.4.1 全固态半电池组装 |
| 2.4.2 电化学性能测试 |
| 3 超薄g-C_3N_4亲锂纳米片调控Li~+沉积/剥离行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 CN纳米片的制备 |
| 3.2.2 CN薄层的制备 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 CN超薄纳米片的制备与表征 |
| 3.3.2 锂锂和锂铜电池性能测试 |
| 3.3.3 循环后锂枝晶形貌表征 |
| 3.3.4 全电池性能测试 |
| 3.4 小结 |
| 4 原位制备CN-PDOL复合界面层改性锂负极研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 CN纳米片的制备 |
| 4.2.2 CN-PDOL界面层的制备 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CN-PDOL的制备与表征 |
| 4.3.2 锂锂和锂铜电池性能测试 |
| 4.3.3 循环后锂枝晶形貌表征 |
| 4.3.4 全电池性能测试 |
| 4.4 小结 |
| 5 三元正极/PPC界面石墨烯层研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 石墨烯界面层正极的制备 |
| 5.2.2 聚碳酸丙烯酯复合电解质膜的制备 |
| 5.2.3 材料电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 G@c-NMC的制备与表征 |
| 5.3.2 G@c-NMC电化学性能测试 |
| 5.4 小结 |
| 6 氧化石墨烯包覆三元正极与界面反应机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 氧化石墨烯包覆正极的制备 |
| 6.2.2 聚碳酸丙烯酯复合电解质膜的制备 |
| 6.2.3 材料电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 GO@NMC的制备与表征 |
| 6.3.2 NMC/PPC-SPE的界面反应机理 |
| 6.3.3 GO@NMC电化学性能测试 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）基于LATP复合固态电解质的制备及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池的工作原理及其构造 |
| 1.2.3 锂离子电池的优缺点 |
| 1.3 固态锂电池概述 |
| 1.4 固态锂电池电解质概述 |
| 1.4.1 聚合物固态电解质 |
| 1.4.2 无机固态电解质 |
| 1.4.3 有机-无机复合固态电解质 |
| 1.5 NASICON型固态电解质概述 |
| 1.6 固态电解质面临的界面问题及其解决方案 |
| 1.6.1 固态电解质面临的界面问题 |
| 1.6.2 构建液态-无机物多层复合固态电解质 |
| 1.6.3 构建聚合物-无机物多层复合固态电解质 |
| 1.6.4 构建复合正极及复合固态电解质 |
| 1.7 论文研究的目的、意义及研究内容 |
| 第二章 实验仪器、试剂及表征方法 |
| 2.1 实验主要试剂 |
| 2.2 实验主要仪器 |
| 2.3 材料的表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 样品元素分布测试(Element mapping) |
| 2.3.4 致密度分析 |
| 2.4 电池的组装及电化学性能测试 |
| 2.4.1 电池的组装 |
| 2.4.2 电化学阻抗(EIS)测试 |
| 2.4.3 线性扫描伏安(LSV)测试 |
| 2.4.4 恒流充放电测试 |
| 第三章 固相法制备NASICON型固态电解质Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_17(PO_4)_3及电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料制备与器件集成 |
| 3.2.1 Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的制备 |
| 3.2.2 PVCA前驱体溶液、PEO电解质的制备 |
| 3.2.3 电极片制备及电池的组装 |
| 3.3 二次球磨工艺对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3传导率的影响 |
| 3.4 不同配锂量对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.)7(PO_4)_3传导率的影响 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 传导率分析 |
| 3.5 不同烧结温度对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3传导率的影响 |
| 3.5.1 SEM分析 |
| 3.5.2 XRD分析 |
| 3.5.3 传导率分析 |
| 3.6 不同烧结时间对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3传导率的影响 |
| 3.6.1 SEM分析 |
| 3.6.2 XRD分析 |
| 3.6.3 传导率分析 |
| 3.6.4 致密度分析 |
| 3.7 PVCA-PEO双面修饰LATP陶瓷片 |
| 3.7.1 PVCA-PEO双面修饰LATP陶瓷片的原理图 |
| 3.7.2 PEO修饰LATP陶瓷片的对锂负极稳定性 |
| 3.7.3 LiFePO_4/PVCA-LATP-PEOLi电池的电化学性能 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 正极支撑的PEO-LATP复合固态电解质的制备及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电池关键材料的制备 |
| 4.2.1 PEO-LATP复合固态电解质的制备 |
| 4.2.2 磷酸铁锂(LFP)正极材料的制备 |
| 4.2.3 正极支撑的PEO-LATP复合固态电解质的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LATP填料的形貌结构表征 |
| 4.3.2 PEO-LATP复合固态电解质的SEM形貌及实物图 |
| 4.3.3 PEO-LATP复合固态电解质的XRD分析 |
| 4.3.4 PEO-LATP复合固态电解质的锂离子传导率 |
| 4.3.5 PEO-LATP复合固态电解质的电化学稳定性 |
| 4.3.6 PEO-LATP复合固态电解质对锂负极的稳定性 |
| 4.3.7 正极支撑的PEO-LATP复合固态电解质断面SEM及EIS |
| 4.3.8 LiFePO_4-PEO-LATPLi电池的循环稳定性 |
| 4.3.9 LiFePO_4-PEO-LATP/Li电池的倍率性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
四、无机物对锂电池聚合物电解质的影响（论文参考文献）
- [1]PEO基固态电解质的原位制备及界面调控[D]. 张宇航. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]高比能锂电池金属锂负极及磷酸钒负极的制备和改性研究[D]. 卢微. 东北师范大学, 2021(09)
- [3]锂金属负极保护层结构调控及其电化学性能研究[D]. 梁建华. 燕山大学, 2021(01)
- [4]聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究[D]. 张星意. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]复合保护层对金属锂负极的改性研究[D]. 侯旺. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]氟基电解液/金属锂界面的调控与电化学性能研究[D]. 王振兴. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]高能二次电池锂金属和锂硅合金负极研究[D]. 张涛. 上海交通大学, 2020(01)
- [8]PEO/LLZNO基柔性复合固态电解质制备及电化学性能研究[D]. 周洲. 北京化工大学, 2020(02)
- [9]二维碳基材料对锂金属电池正负极的界面保护研究[D]. 庄子龙. 长沙矿冶研究院, 2020(07)
- [10]基于LATP复合固态电解质的制备及其电化学性能研究[D]. 姚怡鑫. 北京化工大学, 2020(02)