鋰二次電池泡沫金屬鋰負(fù)極研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號:TM912.1國際圖書分類號:541.136工學(xué)碩士學(xué)位論文鋰二次電池泡沫金屬鋰負(fù)極研究碩士研究生：王崇導(dǎo)師：王殿龍研究員申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)所在單位：應(yīng)用化學(xué)系答辯日期：2007年07月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文摘要金屬鋰負(fù)極具有高的質(zhì)量比能量、高的電化學(xué)反應(yīng)可逆性、低的電極電勢，但金屬鋰負(fù)極在循環(huán)過程中，表面容易形成枝晶和死鋰，導(dǎo)致循環(huán)性能及安全性能差，所以如何抑制

2、枝晶及死鋰的生長，提高其循環(huán)性能和安全性能是本文的主要研究內(nèi)容。本文用泡沫鎳、泡沫銅做基體，采用雙陽極電沉積的方法制備了高比表面積泡沫狀的金屬鋰負(fù)極材料，系統(tǒng)地研究了泡沫金屬鋰的制備工藝，同時，對泡沫金屬鋰電極材料的電化學(xué)行為及其對鋰二次電池性能的影響進(jìn)行了研究，最后對這種新的鋰電極的作用機(jī)制進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，采用電沉積方法制備泡沫金屬鋰的工藝為，沉積電流密度為1mAcm2，沉積量為小于20mAhcm2。制備的泡沫金屬鋰具有幾倍

3、于平面鋰電極的真實表面積，在相同的充放電條件下，其電極表面的真實電流密度將成倍減小。沉積溶解循環(huán)測試表明，泡沫金屬鋰20次平均循環(huán)效率為94.2%，而金屬鋰箔僅為46.7%。EIS阻抗譜分析顯示，在相同的充放電條件下，泡沫金屬鋰負(fù)極40次循環(huán)阻抗值從160?增加到260?，而金屬鋰箔則從2500?增加到25000?，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，泡沫金屬鋰的表面阻抗值增加輕微，而金屬鋰箔表面阻抗則增加明顯。對電池的充放電曲線分析發(fā)現(xiàn)，泡沫金屬鋰為

4、負(fù)極的鋰電池充電平臺較鋰箔做負(fù)極時低，而放電平臺較鋰箔做負(fù)極時要高。所以泡沫金屬鋰為負(fù)極的鋰電池在多次循環(huán)后其電池的充放電容量較鋰箔做負(fù)極時有了提高，在4mAcm2電流密度下，循環(huán)100次后充放電效率仍可達(dá)到95%以上，容量保持為初始容量的95%以上，而金屬鋰箔則降為95%以下和低于40%。泡沫金屬鋰的作用機(jī)制為：泡沫金屬鋰大的真實表面積使真實電流密度減小，而小的電流密度會抑制枝晶及死鋰的生長，從而使鋰電極在充放電過程中顯示出優(yōu)異的界面