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金属锂是重量最轻的金属(6.941g/mol),其比能量高(3680mAh/g),价格低廉,是新一代锂二次电池电极材料中最具应用前景的电极材料之一。但由于金属锂电极在电池充放电过程中,易产生锂枝晶生长,使得循环效率和安全性能降低。
针对上述问题,本文开展了金属锂负极表面改性及修饰的相关工作,取得了以下主要结论:
(1)采用原位化学法制备了吡咯修饰的金属锂电极,并系统研究了其电化学性能。结果表明:吡咯修饰后,金属锂电极表面形成一层锂化吡咯有机保护层,该保护层能显著降低电极界面的阻抗,但不能提高循环效率。
(2)采用氮化锂—四氢呋喃—吡咯复合修饰金属锂电极,并系统研究了其电化学性能。结果表明:复合修饰后金属锂电极表面形成多层保护层,界面阻抗与未修饰前相比,平均降低了91.3％,且循环效率也有提高。
(3)采用金属铝-吡咯复合修饰金属锂电极,并系统研究了其电化学性能。结果表明:复合修饰的金属锂电极界面阻抗随着吡咯浓度增加而降低,而循环效率随着AlCl3浓度增加而增加,其中电化学性最好的是AlCl3(0.1M)-Pyrrole(0.1M)修饰的金属锂电极,具有最佳的电化学性能。
(4)采用金属铝-吡咯衍生物(N-甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、2-乙酰吡咯、噻吩)复合修饰金属锂电极,并系统研究了修饰金属锂电极的电化学性能。结果表明:除了2-乙酰吡咯-金属铝外,其他三种复合修饰的金属锂电极界面阻抗都能显著降低,但四种修饰的循环效率都比金属铝-吡咯复合修饰的低。