导　　师： 唐永炳

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 中国科学院深圳先进技术研究院

摘　　要： 锂离子电池在当今能源存储领域一直扮演着重要的角色,然而其存在正极价格昂贵、且含有重金属、负极石墨类材料比容量不高等问题,不能完全满足市场需求。因此,研发出能够代替锂离子电池的新型高效低成本电池体系是目前科学家关注的热点。铝-石墨双离子电池是一种新型储能器件,其正负极分别采用价格低廉的石墨和金属铝箔,电池结构简单,具有电池体积小、质量轻、物料及加工成本低、工作电压高、环保易回收等优势。但是由于铝箔负极在电化学循环过程中体积膨胀容易导致材料粉化、坍塌和剥落,最终导致双离子电池的倍率性能和循环稳定性能较差,难以实际应用。为解决上述问题,本文采用不同的结构调控方法对双离子电池的铝负极进行了改性及电化学性能研究,具体研究内容如下:（1）通过对铝箔进行电化学刻蚀及碳包覆处理,制备出了多孔铝/碳复合材料（pAl-C）。这种新型多孔铝箔/碳复合负极由于具有三维多孔导电网络,能有效缓解铝箔和锂离子合金化过程中产生的体积膨胀效应,并且能显著提高锂离子的迁移率,从而使电池具有快充快放的特点;而碳包覆层在缓解体积变化效应的同时还有助于形成稳定的固态电解质膜,从而进一步提升了电池的循环寿命。研究结果表明:以该材料为负极,石墨为正极,装配成全电池,在2 C倍率下循环1000次后,可逆容量保持在93 mAh g-1,具有89.4%的保持率。同时具有较好的倍率性能,pAl/C-G双离子电池在2,5,10,15和20 C的倍率下的放电比容量分别为104,103,102,95和85 mAh g-1,并表现出良好的可逆性。（2）通过碳包覆纳米铝的方法制备出了具有核壳结构的纳米铝@碳（nAl@C）负极材料。由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀,并形成了稳定的SEI膜,使得该电池的循环稳定性大幅提升。研究结�

关 键 词： 锂离子电池 双离子电池 铝负极材料 负极改性 石墨正极

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