锂离子电池铜基多孔集流体的制备与研究

发布时间：2024-01-27 04:41

　　目前,锂离子电池通常使用石墨作为负极材料,它具有电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂电位低等优点。然而,因其理论比容量(372mAh/g)的限制,已经越来越无法满足电化学器件的供能需求,因此拥有3860mAh/g理论容量的锂金属重新回到了人们的视线之中。针对其循环过程中易形成死锂与枝晶锂而导致穿刺隔膜,以及锂嵌入/脱出时巨大的体积变化等问题,研究者们已经提出了多种解决思路,其中构建三维多孔集流体作为嵌锂主体的方法成为了近年来研究的热点。通过三维多孔集流体提供的超大比表面积,能有效地降低充放电时的电流密度,使得锂离子的沉积可以相对缓慢的进行,并且提供了更多的成核位点,由此缓解枝晶锂与死锂的形成以及脱嵌锂过程中的巨大的体积变化。本文主要通过采用电镀、水热以及超声的方法来制备三维多孔集流体材料,测试比较其电化学性能的改善。本论文的主要结果如下:采用电镀的方法,在泡沫铜骨架上生长一层铜枝晶,通过枝晶本身以及枝晶之间存在的大量孔隙,极大地扩展了材料的比表面积,并将其应用于锂离子电池中,测试其电化学性能。结果表明,在1mA/cm²的电流密度下循环...

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【学位级别】：硕士

图1-1锂离子电池工作原理图