發(fā)布時間：2021-09-05 09:26

　　隨著數(shù)碼類產(chǎn)品以及新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展,人們對鋰二次電池的要求逐漸提高。具有高安全性、高能量密度的固態(tài)鋰電池受到了極大關注。作為固態(tài)鋰電池的核心,鋰離子傳導率高、界面阻抗低并且穩(wěn)定性好的固態(tài)電解質(zhì)的設計和開發(fā)成為研究的熱點。本論文基于NASICON型固態(tài)電解質(zhì)Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3（LATP）,首先探究了不同因素對其鋰離子傳導率的影響,并初步進行了界面改性。以界面相容性好的聚環(huán)氧乙烷（PEO）為聚合物基體,以預制的LATP為無機填料,制備出正極支撐的復合固態(tài)電解質(zhì)膜并研究其電化學性能。具體研究內(nèi)容如下:（1）從LATP粉末的制備工藝入手,采用易于規(guī)模化的固相球磨法制備調(diào)控LATP粉末,詳細研究了二次球磨工藝、鋰鹽摻雜量、燒結溫度及時間對LATP陶瓷片鋰離子傳導率的影響。結果表明,二次球磨工藝有利于進一步減小LATP顆粒的粒徑尺寸并提升均勻度,顯著提升了 LATP鋰離子傳導率。當鋰鹽過量20%時得到的陶瓷片無雜質(zhì)相并具有最高的鋰離子傳導率。在850℃、2 h的燒結條件下得到的LATP陶瓷片晶界清晰、孔隙較少、無雜相,鋰離子傳導率達到了 2.91×10-4S/cm。... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１鋰離子電池工作原理圖??

較高的鋁塑復合膜，電池內(nèi)部出現(xiàn)安全隱患時不會引發(fā)劇烈的燃燒、爆炸現(xiàn)象，??具有能量密度高、易定制、安全性好等優(yōu)點［２５］。紐扣電池結構簡單，一般被科??研機構用來研究前沿的電極材料、電解液材料等方面［２６］。雖然這幾種電池形態(tài)??各異并且各自具有不同的優(yōu)缺點，但是工作原理都大致相同，都由正負極活性材??料、電解液、隔膜、正負極集流體等組成。??ＣｙｔｉｆＫｌｒｉｃａｌ?Ｃｅｔｌ?Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ?Ｃｅｌ?Ｐｏｕｃｈ?Ｃｅｌｌ??氣?＿?眞１１廣?￣?＼??Ｚ?零ｃ？Ｌ＊??圖１＿２圓柱、方形、軟包鋰離子電池結構示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ，?ｐｒｉｓｍａｔｉｃ，?ｐｏｕｃｈ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??目前鋰離子電池使用的正極材料主要有：ＬｉＦｅＰ〇４、ＬｉＣｏ０２、ＬｉＭｎ２〇４、ＮＣＭ、??ＮＣＡ等材料［２７，２＼集流體為鋁箔。負極材料主要是石墨材料，其次硅碳復合材??料也占據(jù)了一定的份額并在逐步提高［５，７，１９１，集流體為銅箔。電解液多為有機溶??劑＋鋰鹽＋添加劑的配置。隔膜多使用聚乙烯（ＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）等聚烯烴材料??岡。??１．２．３鋰離子電池的優(yōu)缺點??鋰離子電池自從商業(yè)化以來己經(jīng)快速發(fā)展了二十多年，技術己經(jīng)逐漸成熟，??在二次電池市場占據(jù)著相當高的份額。其主要的優(yōu)點有［３Ｇ＿３２：＞：??（１）電壓高�；旧隙即笥冢常�?Ｖ，經(jīng)過適當?shù)牟⒙?lián)集成后可以形成更高的??電壓。??（２）能量密度高。單體己經(jīng)接近３００?Ｗｈ／ｋｇ，組裝成電池組后接近２００?Ｗｈ／ｋｇ。??４??

?第一章緒論???（３）循環(huán)壽命長。普遍能夠循環(huán)５００次以上，減少了更換電池的成本。??（４）自放電校電池閑置時可以避免頻繁的補充電量。??（５）可以快速充放電。普遍能夠實現(xiàn)１?Ｃ充放電，最新的智能手機己經(jīng)實??現(xiàn)１小時充滿電量，新能源汽車企業(yè)特斯拉可以實現(xiàn)４小時快速充滿整車電池組。??（６）環(huán)境友好。電池材料中不含鉛、汞等會嚴重損害人體機能的金屬，并??且很多企業(yè)布局鋰電池回收業(yè)務，使鋰電池在全壽命周期內(nèi)對環(huán)境的影響降到最??低。??縱然鋰離子電池具有很多其他二次電池難以比擬的優(yōu)點，但是其缺點也比較??明顯謂：??（１）存在安全隱患。當過充電或者內(nèi)部突然短路時會發(fā)生漏液、燃燒、爆??炸等現(xiàn)象，從而嚴重危及人身安全。??（２）能量密度仍然不夠高。雖然鋰離子電池己經(jīng)將單體能量密度提升至接??近３００?Ｗｈ／ｋｇ的水平，但是近年來能量密度提升極其緩慢，離國家在２０２５年、??２０３０年分別達到４００?Ｗｈ／ｋｇ和５００?Ｗｈ／ｋｇ的目標仍然相距甚遠。雖然高鎳正極??材料、硅碳負極材料正在努力進步，其他組分的質(zhì)量或者含量得到了進一步的優(yōu)??化，但是目前主流的看法是完成２０３０目標難度較大。??圖１－３特斯拉燃燒事件??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｅｓｌａ?ｂｕｒｎｉｎｇ?ｉｎｃｉｄｅｎｔ??１．３固態(tài)鋰電池概述??目前商業(yè)化的鋰離子電池電解液普遍采用有機溶劑＋鋰鹽＋添加劑的配置，??其中的有機溶劑便是鋰離子電池安全問題的元兇。當電池由于短路瞬間釋放大量??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3385091