LiF_Li-Sb（或Sn膜的构建及其电化学性能研究.pdf

目录

第1章绪论1

1.1锂金属电池的概述1

1.2锂金属电池负极研究进展2

1.3LiF/LiM材料在人工SEI膜中的应用3

x

1.4本文的主要研究内容3

第2章LiF/Li-Sb复合人工SEI膜的制备及其电化学性能研究4

2.1实验部分4

2.1.1化学试剂4

2.1.2LiF/Li-Sb复合人工SEI膜的制备4

2.1.3LiFePO正极的制备4

4

2.1.4材料表征5

2.1.5电化学测试5

2.2结果与讨论5

2.2.1LiF/Li-Sb人工SEI膜的成分结构及形貌5

2.2.2锂对称电池的电化学性能测试研究7

2.2.3全电池的电化学性能测试研究11

2.3本章小结12

第3章LiF/Li-Sn复合人工SEI膜的制备及其电化学性能研究13

3.1实验部分13

3.1.1化学试剂13

3.1.2LiF/Li-Sn复合人工SEI膜的制备13

3.1.3LiFePO正极的制备13

4

3.1.4材料表征13

3.1.5电化学测试14

3.2结果与讨论14

3.2.1LiF/Li-Sn人工SEI的制备及形貌表征14

3.2.2锂对称电池的电化学性能测试研究16

3.2.3全电池的电化学性能测试研究22

3.3本章小结24

结论与展望25

参考文献27

摘要

摘要

锂金属因为拥有高理论容量（3860mAhg-1）和最低还原电位（-3.04V），被

认为是最有前途的负极材料之一。但是锂金属负极不可控的枝晶生长带来严重的

安全问题和容量衰减快的问题阻碍了锂金属负极的实际应用。本文针对锂金属电

池中锂负极枝晶生长问题，基于LiF/LiM（M=Sb，Sn）材料，成功制备了LiF/Li-Sb

x

（LiF/Li-Sn）人工固态电解质层（ASEI），研究了其电化学性能。应用LiF/LiM

x

（M=Sb，Sn）人工固态电解质膜修饰的锂金属负极组装的LiFePO4全电池，循环

寿命和容量保持率相比于纯锂负极组装的LiFePO4全电池得到了明显提升。

为了解决锂金属负极枝晶问题，提高锂金属负极稳定性，成功制备了LiF/Li-Sb

ASEI。ASEI是由LiF相和亲锂合金（Li-Sb）相组成。其中具有良好电绝缘性能和

高机械模量的LiF相能够降低电子隧穿过ASEI的几率和诱导锂离子横向迁移，而

具有高锂离子电导率的Li-Sb合金相可以促进锂离子快速通过ASEI，两者协同作

用使锂离子快速通过ASEI并且均匀沉积到锂金属负极的表面，从而抑制了锂枝晶

的形成。锂金属负极在这种人工固态电解质膜保护下，锂对称电池在稳定电镀和

-2

剥离方面（容量为1mAhcm的对称电池循环超过760小时）具有良好的电化学

性能。与纯锂负极相比，使用LiF/Li-SbASEI的LiFePO4全电池具有更高的容量保

持率（在1C下500次循环后容量保持率高达87.7%）。

在上述实验的基础上，为了进一步简化样品制备过程的难度，成功制备了

LiF/Li-SnASEI，并研究了该ASEI对锂金属电池的电化学性能的影响。具有高机

械模量和良好电子绝缘性的LiF相和亲锂性的Li-Sn合金相的协同作用使锂对称电