【摘 要】
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随着电动汽车(EV)和智能电网的快速发展,人们对具有高能量/功率密度、长循环寿命和低制造成本的下一代锂离子电池提出了更高的要求。硅基负极材料长期以来一直被认为是商用石
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随着电动汽车(EV)和智能电网的快速发展,人们对具有高能量/功率密度、长循环寿命和低制造成本的下一代锂离子电池提出了更高的要求。硅基负极材料长期以来一直被认为是商用石墨阳极的最有希望的替代品之一,其具有超高的理论比容量和较低的工作电位。然而硅基负极材料固有的导电性差、不稳定的固态电解质膜及高达300%的体积膨胀问题制约了硅基负极电池的广泛应用。本论文通过硅碳负极电极片表面修饰层的构建,缓解硅基电池体积膨胀所带来的问题。研究了两种不同修饰膜对硅基电池的作用,通过电化学性能和结构性能表征,结果显示,修饰界面膜的开发能在一定程度上改善硅基电池的稳定性。通过简单的浸润工艺在硅碳负极电极片上获得了修饰层聚多巴胺,通过控制自聚合的反应时间制备出不同的修饰电极片。电化学测试结果显示当自聚合反应时间为40分钟时,其长循环稳定性、倍率性能和阻抗性能最优。X射线光电子能谱,透射电子显微镜和扫描电子显微镜表征也证明,聚多巴胺修饰层促进了均匀致密SEI膜的形成,并减少了电极表面的裂纹,从而减轻了电极的粉碎。通过将不同质量分数的PEO和LiTFSI混合溶液旋涂在硅碳负极电极片表面,得到不同的修饰电极。将空白极片与修饰极片组装电池进行电化学性能的对比,结果显示,修饰电极的电化学性能均优于空白电极,其中混合溶液质量分数为3%时性能最优。在此基础上对其进行结构形貌和元素分析,修饰电极的高聚物修饰膜可以对电池循环过程中的体积膨胀进行缓冲,大大减小了体积效应,并能够形成稳定的SEI膜。
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