锂金属负极的ZIF复合材料表面改性及其电性能研究文献综述

 2023-04-24 18:46:22

文献综述

文献综述1、选题背景及意义能源和环境危机是阻碍现代社会发展的两大障碍,而解决这两大危机的根本办法是大规模使用清洁能源。

在使用清洁能源的过程中,二次电池是核心技术之一,是我国在2060年实现碳中和战略目标的重要保障。

锂离子电池具有高功率、高能量密度、低自放电、长循环寿命等优势,已成为目前最广泛使用的二次电池技术[1-2]。

目前,商用锂离子电池的能量密度可达260Wh/kg,但远未达到电动汽车对动力电池的超长续航要求,其主要原因之一在于当前使用的石墨或石墨/硅负极的比容量较低(小于500mAh/g),因此亟待开发能量密度更高的负极材料[3-5]。

金属锂拥有高理论容量(约3860mAh/g)和最低的电化学电势(-3.040V,SHE),可以提供高的能量密度和宽的电压窗口,是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料之一[6-7],有望突破锂离子电池400Wh/kg的能量密度瓶颈。

锂作为碱金属,最外层仅有一个电子,具有很高的反应活性和还原性,易与电解液反应生成固态电解质界面(SEI),SEI膜能让电解液中的Li+自由通过,但不允许电解液的其他成分进出,这有效阻止了电解质的分解;另外,SEI膜能够使电场下的Li+均匀分布,减少浓差极化。

可见,SEI膜对稳定电池循环性能和延长循环寿命有着非常重要的作用[8-11]。

2、研究现状金属锂在沉积/溶解过程中存在较大的体积变化,造成SEI膜不断地发生破裂和重构,这种现象将持续消耗Li+,形成较厚的SEI膜,导致电池内阻增大,并使得金属锂负极结构粉化,电池稳定性发生恶化。

由于锂金属电极表面存在粗糙度和SEI膜不稳定等因素,可导致锂离子在锂金属负极表面的不均匀沉积,并形成锂枝晶。

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