【摘要】：傳統(tǒng)鋰離子二次電池由于使用液態(tài)有機電解液,容易發(fā)生漏液、爆炸的危險。新型聚合物固體電解質能有效解決使用液態(tài)電解液帶來的安全問題從而成為研究的熱點�，F階段聚合物固體電解質還存在鋰離子電導率較低,電化學窗口較窄的問題,為了提高聚合物固體電解質低溫離子電導率,進一步促進聚合物鋰離子電池的發(fā)展,本文設計和使用物理共混、無機摻雜和原位聚合等改性方法對聚環(huán)氧乙烷(PEO)基聚合物電解質體系進行了改性研究,制備出兩種具有安全性高、電化學性能穩(wěn)定的新型聚合物固體電解質。具體研究結果如下:1.將無定型聚碳酸丙烯酯(PPC)材料與PEO以不同比例進行物理共混,然后在確定比例下改變PEO的分子量,最后在聚合物基體中摻入無機固體電解質Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3(LAGP)。實驗成功制備了具有較高離子電導率的新型復合固體聚合物電解質PPC-PEO 10W[5:5]-1%wt LAGP,在30 ~oC時其離子電導率達到了8.79×10~(-5) S cm~(-1),并且具有良好的電化學性能。在60 ~oC下,測試了其組裝的LiFePO_4/Li全固態(tài)鋰扣式電池,在0.1,0.2,0.5和1 C倍率時,電池的首次放電比容量分別為152.9,135.1,114.9和99.1mAh g~(-1)。在0.5 C倍率下,700次循環(huán)后電池依然具有良好的容量保持率達到88.2%(103.1mAh g~(-1)),在1 C倍率下500次循環(huán)后的容量保持率仍為73.4%。2.使用原位聚合的方法將聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEM)和雙(三氟甲烷)磺酰亞胺鋰(LTFSI)混合后進行光固化聚合,成功制備出具有梳狀結構的新型固體聚合物電解質。在30 ~oC時,poly-PEGMEM 950聚合物固體電解質的離子電導率達到1.44×10~(-4) S cm~(-1),并且具有較寬的電化學窗口(5V)。此外,在60 ~oC時,組裝的LiFePO_4/Li扣式電池,在0.1,0.2,0.5和1 C倍率下首次放電比容量分別達到163.2,147.7,137.3和108.7 mAh g~(-1)。在30 ~oC時,組裝的扣式電池仍然能正常工作,其在0.05,0.1,0.2和0.5 C倍率下的首次放電比容量分別為140.5,133.5,107.7和55.6 mAh g~(-1)。最重要的是,使用poly-PEGMEM 950聚合物固體電解質組裝的3.5×7 cm軟包電池在30 ~oC的工作溫度下依然具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,其在0.2 C倍率下,首次放電比容量達到137.5 mAh g~(-1),100次循環(huán)后容量保持率仍達84.4%,在0.5 C倍率下100次循環(huán)后保持率達到95.5%。
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;TQ317
【圖文】：

圖 1-1 典型的鋰離子電池工作原理圖[4]Fig.1-1 Schematic diagram of typical lithium ion battery態(tài)電池簡介鋰離子二次電池是鋰離子二次電池的一種（以下簡稱作原理同鋰離子二次電池相一致。全固態(tài)電池的發(fā)展始幾十年的時間里得到了顯著的發(fā)展[5, 6]。與傳統(tǒng)鋰離子二電池最大的特點是使用固態(tài)電解質代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機電解液如圖 1-2 所示。使用固態(tài)電解質不僅可以有效的消除電，提高電池的安全性能；而且固態(tài)電解質還起到電解液得電池的制備工藝更加簡便。固態(tài)電解質由于其本身具以抵抗一定的外力形變并且能有效阻止鋰枝晶生長。此較高的熱分解溫度，能夠在較大的溫度范圍內工作。由

圖 1-2 全固態(tài)電池的構造圖[9]Fig.1-2 Schematic illustration of an all-solid state lithium cell傳統(tǒng)液態(tài)電解液的室溫電導率能達到 10-3S·cm-1數量級以上，因此理想的態(tài)電解質材料必須具備較高的離子電導率[3, 10]。經過數十年的發(fā)展，已經發(fā)了很多適合鋰離子傳輸的優(yōu)良導體，根據它們組成成分的不同主要分為無機體電解質和有聚合物固態(tài)電解質兩個大類。目前部分固體電解質的離子電導已經達到較高水平，圖 1-3 為一些常見的固體電解質與液態(tài)電解質對比圖。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 林陳曉;張秋根;朱愛梅;劉慶林;;燃料電池用陰離子交換膜:基于優(yōu)化離子電導率的結構調控研究[J];膜科學與技術;2015年05期

2 萬國祥,鄧正華,羅春樵,張思輝,夏篤yN;高比能電池用固體電解質——PMG_n—LiCF_3SO_3系高分子快離子導體[J];高分子材料科學與工程;1988年03期

3 傅正民,李文秀,劉永慶,李俊芳;Li_2WO_4-MgWO_4贗二元系的研究[J];物理化學學報;1988年03期

4 蘇f ,許偉;流體靜高壓下的鋰離子導電性[J];物理學報;1989年02期

5 羅先熔;廣西平桂地區(qū)隱伏鎢錫礦床土壤離子電導率異常特征[J];桂林冶金地質學院學報;1989年01期

6 顧慶超,徐煒政,葉溫溫,莫天麟;一種離子電導率高的新型聚合物薄膜電解質[J];自然雜志;1989年01期

7 羅先熔,楊曉;土壤離子電導率測量法用于找礦的影響因素、應用條件及找礦效果[J];地質與勘探;1989年03期

8 文美蘭;歐陽菲;;廣西平桂地區(qū)錫礦土壤離子電導率異常特征和離子成分及找礦預測[J];地質通報;2013年05期

9 胡云滬;曾少尉;羅紅波;林煜強;臧進前;;土壤離子電導率法在甘肅花石山尋找隱伏金礦中的應用[J];現代礦業(yè);2012年04期

10 頊魁辰;土壤離子電導率測量法找礦及應注意的問題[J];黃金地質科技;1990年03期

相關會議論文 前10條

1 黃承煥;黃可龍;;NASICON型鈉/鋰離子固體導體的制備和表征[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

2 李光遠;;用物理方法提高高分子離子導體的離子電導率[A];數學·力學·物理學·高新技術研究進展——2002（9）卷——中國數學力學物理學高新技術交叉研究會第9屆學術研討會論文集[C];2002年

3 林旭平;艾德生;馬景陶;鄧長生;張寶清;;LSGM-(Li_2CO_3-Na_2CO_3)復合電解質導電性能的研究[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

4 王存國;袁維娜;丁兆龍;;新型凝膠聚合物電解質的制備與性能研究[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

5 蘇鋒;崔學民;邱樹恒;韓要叢;薛興勇;;高電導率鋁硅酸鹽礦物材料的制備研究[A];顆粒學前沿問題研討會——暨第九屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2009年

6 任世杰;鄧純;肖琴;;原位超交聯凝膠聚合物電解質的制備及性能研究[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題O：共價骨架高分子與二維高分子[C];2017年

7 李子榮;孟慶安;管荻華;王剛;;凝膠聚合物電解質自擴散系數的NMR研究[A];第十屆全國波譜學學術會議論文摘要集[C];1998年

8 米海龍;胡云滬;羅先熔;;土壤離子電導率在廣西大廠尋找隱伏錫礦的研究[A];第五屆中國礦山地質學術會議暨振興東北生產礦山資源高層論壇論文集[C];2005年

9 王媛;周德鳳;;MoO_3的添加對LSGM低溫燒結和導電性能的影響[A];第十四屆固態(tài)化學與無機合成學術會議論文摘要集[C];2016年

10 李英;龔江宏;陳運法;唐子龍;張中太;;CC-55 ZrO_2材料離子電導率-溫度關系非線性Arrhenius行為的一種新的解釋[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

相關博士學位論文 前10條

1 Fiaz Hussain;鋰離子導體的第一性原理研究[D];中國科學技術大學;2019年

2 徐紅梅;CeO_2基固體電解質的低溫燃燒合成及性能研究[D];湖南大學;2007年

3 劉敏;鈦酸鑭鈉基陶瓷電解質制備與電學性能研究[D];中國地質大學;2017年

4 胡驥;含有官能化納米二氧化硅的聚氧化乙烯基固態(tài)電解質[D];華中科技大學;2017年

5 廖友好;鋰離子電池安全型電解質的制備及性能研究[D];華南理工大學;2013年

6 陳紅萍;Li_2O-Al_2O_3-TiO_2-P_2O_5玻璃陶瓷和薄膜的制備與性能[D];武漢理工大學;2012年

7 戴鵬;無機光電功能復合材料的制備及物性研究[D];中國科學技術大學;2012年

8 羅丹;鋰離子電池用凝膠聚合物電解質的設計、制備及表征[D];浙江大學;2010年

9 鄭sダ

本文編號：2723622