基于阴离子传导的全固态二次锂碘电池研究

论文摘要

一次锂碘电池已广泛应用于心脏起搏器的重要驱动能源。这种锂碘电池不能在较大的电流密度下放电也不能进行充电。本文介绍一种新型的锂碘薄膜电池体系,可以通过简单的制备工艺得到：在锂片表面沉积LiI（HPN）2固体电解质薄膜,随后暴露在碘气氛中即可。在电解质、正极材料以及相关的电化学机理方面,这类新型的锂碘电池体系完全不同于传统的锂碘电池体系。新型的锂碘电池体系主要基于碘阴离子传导。在24μA/cm2电流密度下,新型的锂碘电池的放电容量可达33.5μAh/cm2。有趣的是,碘与IiI（HPN）2混合后生成的I2-LiI（HPN）2可直接作为锂碘电池的正极材料,可与在传统一次锂碘电池中广泛使用的P2VP添加剂相媲美。基于I2-LiI（HPN）2正极材料的Li/LiI（HPN）2/I2-LiI（HPN）2（1:1）电池具有可逆性,并且制备十分简单,可应用于低功率电子器件薄膜电池的价格低廉的制备方法,有望取代昂贵的全固态薄膜电池。另外可以预见,这种速率特性和可逆性能的提高对锂碘电池体系具有革命性的意义。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 锂碘电池
• 1.1.1 锂碘电池发展的驱动力
• 1.1.2 传统锂碘电池
• 1.2 固体电解质
• 1.2.1 常见液态电解质电池体系
• 1.2.2 固体电解质的优势
• 1.2.3 典型的无机固体电解质
• 1.2.4 锂离子固体电解质
• 1.3 本论文研究目的和内容
• 参考文献
• 第二章 样品的制备和结构表征
• 2.1 样品制备
• 2电解质制备'>2.1.1 LiI（HPN）₂电解质制备
• 2.1.2 正极材料系列制备
• 2.2 材料的结构表征方法
• 2.2.1 背散射电子显微镜
• 2.2.2 能量色散X射线谱
• 2.3 电化学测试
• 2.3.1 充放电性能测试
• 2.3.2 电导率测试
• 参考文献
• 第三章 锂碘电池组装及其电化学性能
• 3.1 引言
• 3.2 新型锂碘电池的组装
• 2/I₂-LiI（HPN）₂薄膜电池'>3.2.1 Li/LiI（HPN）₂/I₂-LiI（HPN）₂薄膜电池
• 2/I₂-LiI（HPN）₂（1:1）二次电池'>3.2.2 Li/LiI（HPN）₂/I₂-LiI（HPN）₂（1:1）二次电池
• 2LiI（HPN）₂正极材料系列的导电性质'>3.3 I₂LiI（HPN）₂正极材料系列的导电性质
• 2-LiI（HPN）₂系列的总电导率'>3.3.1 I₂-LiI（HPN）₂系列的总电导率
• 2-LiI（HPN）₂系列的电子-空穴电导'>3.3.2 I₂-LiI（HPN）₂系列的电子-空穴电导
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 新型锂碘电池的机理研究
• 4.1 引言
• 2/I₂-LiI（HPN）薄膜电池剖面的BSE测试'>4.2 Li/LiI（HPN）₂/I₂-LiI（HPN）薄膜电池剖面的BSE测试
• 2/I₂-LiI（HPN）₂薄膜电池剖而Mapping'>4.3 Li/LiI（HPN）₂/I₂-LiI（HPN）₂薄膜电池剖而Mapping
• 4.4 新型锂碘电池机理示意图
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 锂碘电池研究展望
• 附录 攻读硕士期间论文发表情况
• 致谢