基于三维碳纳米材料设计的新型碱金属负极

发布时间：2024-01-08 19:27

　　以锂和钠为代表的碱金属负极具有极高的质量比容量(Li:3860 mAh g-1,Na:1166 mA h g-1)、极低的相对电极电势(Li:-3.040 V vs.标准氢电极,Na:-2.714 V vs.标准氢电极),且能够与高容量正极如硫、空气、层状化合物等匹配,因而有十分可观的发展前景。然而,电化学反应出现的金属离子沉积不均匀以及无限制的体积膨胀等行为,由此产生的枝晶等一系列问题,一直限制碱金属负极的实用化。根据已有的大量改良工作,使用三维纳米材料优化电极结构能够十分有效的减少枝晶带来的问题。这是因为三维混合导电网络可以极大促进电化学反应过程中的电荷传输效率,促进电荷的均匀分布,同时以三维孔隙大量容纳沉积金属,从而缓和体积膨胀带来的问题。基于这些参数要求,三维纳米材料应当是良好的电子导体、与碱金属良好浸润并且结构稳定。碳纳米材料具有多种迥异的结构和独特的力学性质、良好的电子电导,同时很容易修饰各种活性材料以实现与碱金属的浸润,因而是理想的优化碱金属负极的材料。本论文以此为出发点,通过多种技术手段构筑具有不同特性的三维碳材料及其复合材料,并将这些材料与碱金属负极进行匹配,构筑了具...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

本文编号：3877529