當前,隨著電動汽車的快速發(fā)展,對于電池的安全性能及能量密度提出越來越高的要求,固態(tài)鋰金屬電池被認為是最有希望的電池發(fā)展方向。然而,開發(fā)同時兼具高室溫電導率、寬電化學窗口、高機械強度等綜合性能的聚合物電解質(zhì)是其實現(xiàn)應用的重要前提。一直以來在電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設計上,機械強度和電導率難以兼顧,針對這一問題,本文設計了一種由機械支撐相與離子傳導相組成的雙相復合電解質(zhì),平衡機械強度與電導率之間的矛盾。采用理論計算系統(tǒng)研究了不同官能團對Li⁺遷移能力的影響,對離子傳導相聚合物進行結(jié)構(gòu)設計,并對其性能進行系統(tǒng)評價,深入分析官能團設計對電解質(zhì)性能的影響機理。設計了由聚碳乙烯酸酯（PEC）作為離子傳導相和PVDF-HFP作為機械支撐相的雙相復合聚合物電解質(zhì)FPEC。研究了兩種聚合物與鋰鹽的相互作用,證明鋰鹽主要溶解于PEC中,形成高鋰鹽濃度的“polymer in salt”結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高電導率。同時利用密度泛函理論（DFT）研究了不同官能團與Li⁺的配位作用,結(jié)合實驗結(jié)果,證明在PEC/PVDF-HFP界面,F原子參與Li⁺的配位,弱化-C=O與... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理圖[14]

隔膜:與鋰離子電池類似,為多孔且離子導通、電子絕緣的聚合物。鋰硫電池的工作原理與傳統(tǒng)鋰離子電池的嵌入脫出機理不同,它的充放電過程十分復雜,是硫與鋰結(jié)合的一系列可逆的氧化還原反應。隨著硫與鋰氧化還原反應的進行,形成了一系列可溶性的鋰多硫化物(Li2Sx,3≤x≤8)的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物Li2S2與Li2S。

Li-O2電池,也被稱為鋰-空氣電池,但實際參與反應的是空氣中的氧氣。Li-O2電池不需要將正極活性物質(zhì)儲存在電池中,因此,Li-O2比傳統(tǒng)的鋰離子電池技術具有更高的能量密度,大約11,140 Wh kg–1,幾乎可以與汽油媲美。顧名思義,Li-O2電池由一個使用氧氣的空氣正極和一個金屬鋰負極組成(見圖1-5)。正極:由于Li-O2電池的正極活性物質(zhì)為氧氣,因此不需要密封于電池體系,正極部分實際為多孔導電材料(一般為碳材料)及催化劑組成的空氣電極。


本文編號：2908104