【摘 要】
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目前商用的锂离子电池容量增长缓慢,不足以满足社会生产生活的需要。因为金属锂具有超高理论容量（3860 m Ah/g）和最负电化学电位（-3.04 V比标准氢电极）,被认为是“圣杯”电极,但其在循环过程中会出现难以遏制的锂枝晶生长从而导致电池容量衰减、短路甚至引发火灾的问题。因此,能否解决枝晶生长问题是决定锂金属负极走向商业化的关键。本文采用传统的热熔法将亲锂金属锌与金属锂融合制得锂锌合金电极。亲锂
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目前商用的锂离子电池容量增长缓慢,不足以满足社会生产生活的需要。因为金属锂具有超高理论容量（3860 m Ah/g）和最负电化学电位（-3.04 V比标准氢电极）,被认为是“圣杯”电极,但其在循环过程中会出现难以遏制的锂枝晶生长从而导致电池容量衰减、短路甚至引发火灾的问题。因此,能否解决枝晶生长问题是决定锂金属负极走向商业化的关键。本文采用传统的热熔法将亲锂金属锌与金属锂融合制得锂锌合金电极。亲锂金属锌能降低锂的成核过电位,诱导锂离子均匀沉积在负极表面,有效抑制锂枝晶的形成。此外,锂锌合金能有效缓解充放电过程中的体积膨胀问题,提高电池电化学性能和安全指数。通过一系列电化学测试和形貌表征,对比研究了锂锌合金负极和锂金属负极的性能。实验表征发现此方法合成的锂锌合金表面平整,锌元素分布均匀。电化学测试结果表明含锌量为10 wt.%的锂锌合金对称电池在碳酸酯类和醚类电解液中都拥有极低的过电势和电压极化值,电化学循环性能最突出。相对于纯锂金属,10 wt.%的锂锌合金液态全电池具有循环性能稳定,放电容量高,电压极化小等优点。在PEO聚合物凝胶电解质和添加Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12的PEO凝胶聚合物电解质中,10 wt.%锂锌合金对称电池拥有更低的过电势和电压极化值,性能明显优于纯锂金属。10 wt.%锂锌合金固态全电池拥有更稳定的库伦效率,更快的离子转移速度,更高的放电容量等优点。
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