一、锂离子电池用聚合物电解质的最新进展II.含液聚合物电解质(论文文献综述)
侯璞,张九州,寻之玉,霍鹏飞[1](2022)在《聚氨酯基聚合物电解质的应用进展》文中指出随着人类社会经济和科学技术的迅猛发展,能源巨大消耗为人类生产生活带来了潜在的压力,解决能源的高效转化和储存问题迫在眉睫,新型能源转化和储存器件的研究及开发已成为当前的研究热点。以聚合物为基体材料的聚合物电解质赋予了电解质更高的强度和更优良的柔韧性,使二次电池和超级电容器在柔性可穿戴设备领域展现了巨大的应用潜力。聚氨酯由不相容"软段-硬段"的两相结构构成,软段呈橡胶态,赋予材料一定的柔韧性,而由极性基团形成的分子硬段呈玻璃态,可以作为分子间的物理交联点。聚氨酯展现出从"刚性塑料"到"弹性橡胶"的广泛性能调控性,具有优良的分子可设计性,是聚合物电解质的重要基体材料之一。聚氨酯可以通过分子设计、增塑改性、复合改性等手段提升聚合物电解质的综合性能。随着研究的不断深入,聚氨酯的分子结构设计和改性方法不断增多,因此,聚氨酯基聚合物电解质的综合性能也不断提升,从而使其能够广泛应用于锂离子电池、固态超级电容器等柔性储能器件之中。本文根据聚氨酯基电解质的组成结构差异,综述了应用于电化学器件的聚氨酯基聚合物电解质的国内外研究进展,着重介绍了聚醚型聚氨酯基聚合物电解质、聚碳酸酯型聚氨酯基聚合物电解质、共聚改性(聚硅氧烷改性、丙烯酸酯改性)聚氨酯基聚合物电解质及复合改性聚氨酯基聚合物电解质,并展望了聚氨酯基聚合物电解质未来在电化学储能元件领域的发展前景。
费贵强,孙丽丽,舒珂维,王海花[2](2022)在《聚合物基镁离子固态电解质的研究进展》文中认为镁离子电池因其比容量高、资源丰富、环境友好、安全性高(无枝晶)等优势,在储能电池领域脱颖而出。然而,镁金属负极在液态电解质中易钝化,导致其电化学性能不佳。因此,开发高效适用的固态电解质对实现高性能、实用化镁离子电池至关重要。聚合物电解质具有优异的机械稳定性、电化学稳定性、热稳定性且离子电导率高、成本低。但镁离子较高的电荷密度和较强的溶剂化作用限制了其在固态电解质中的解离与扩散。从纯固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、复合聚合物电解质3个方面综述了国内外聚合物基镁离子固态电解质的离子电导率对解决镁金属负极钝化效应的贡献及其应用研究进展,指出聚合物基镁离子固态电解质当前面临的挑战并对其研究方向进行了建议和展望。
金碧玉[3](2020)在《仿贻贝聚合物的制备及其自修复性能和电化学性能研究》文中研究表明绿色清洁的锂离子电池为改善能源消费结构、减缓环境恶化带来了曙光。近年来,具有高理论比容量的锂硫电池(1675mAh·g-1)和硅负极锂离子电池(4200 mAh·g-1)更是国内外研究热点。然而,这两种电池在商业化进程中存在一些严重阻碍,具体表现在三个方面:(1)电极结构稳定性差,粘结剂溶胀酯类或醚类电解液以及活性颗粒在反复嵌锂-脱锂过程中发生巨大的体积膨胀-收缩,导致活性颗粒脱落,电极表面产生大量裂纹,电池库伦效率降低;(2)硫和硅导性差,导致活性物质利用率低,高倍率性能不理想;(3)锂硫电池的放电产物聚多硫化锂穿梭效应明显,导致活性物质利用率低,电池循环寿命降低。粘结剂作为连接活性物质和集流体的桥梁,对维持电极结构完整性、提高电化学性能起到重要作用,通过合理的分子结构设计开发高性能的电池粘结剂具有重要的理论意义和应用价值。针对以上问题,本文基于仿生和分子结构设计的思想,以海洋生物贻贝作为仿生对象,制备了纳米粒子复合的仿贻贝弹性体和纳米片复合的仿贻贝粘结剂,分别探索两者受连续物理破坏后的力学性能自修复效果和在溶液环境中对各种基材的粘附效果及影响因素;在此基础上,构建了对集流体有优异湿粘附能力、对电极结构变化有充分适应能力、对电极结构破坏有快速自修复能力、对聚多硫化锂有良好吸附能力、对锂离子扩散有高效促进能力的粘结剂,应用于锂硫电池和硅负极锂离子电池,实现了高比容量、高循环稳定性的正极和负极材料的有效制备。主要研究工作如下:基于对邻苯二酚基团各种化学作用的认识,针对纳米粒子复合后的仿贻贝弹性体是否保有力学性能自修复特性的关键问题,设计了一种共价-非共价双交联的仿贻贝弹性体。通过动态可逆的配位键合的方式将多巴胺接枝在四氧化三铁纳米粒子表面,结合原位热交联技术,将其与携带反应性环氧官能团的可交联聚合物P(GMA-r-PDMSPEMA)复合,获得具有光热性能的热固性弹性体。考察弹性体的表面形貌、本体结构、力学性能、玻璃化转变温度、表面温度随光照时间的变化与改性四氧化三铁纳米颗粒含量之间的关系,考察仿贻贝弹性体受多次物理破坏后的自修复效果并揭示其自修复机理,为后续设计制备具有快速力学性能自修复效果的电池粘结剂提供实践指导。针对仿贻贝粘结剂对各种基材粘附效果的影响因素及如何影响两个关键问题,设计了一种纳米片复合仿贻贝粘结剂。通过含醛基可交联共聚物P(DMA-r-DMAEMA-r-FMPEG)的分子设计,结合室温原位交联技术,将其与表面富含氨基的改性氮化硼纳米片均匀复合,获得了 一种具有双重pH响应性的纳米片复合仿贻贝粘结剂。考察粘结剂的微观形貌、结构组成、表面粘附功、力学性能与改性氮化硼纳米片添加量之间的关系,揭示了界面粘附力、本体内聚力、被粘附材料的表面能三者对仿贻贝粘结剂粘结效果的影响机制,为后续设计制备拥有溶液环境中强粘附力的电池粘结剂提供理论指导。在此基础上,通过同时破坏或重建界面粘附力和本体内聚力,达到反复切换粘附力大小的目的,实现智能抓取和释放被粘附物体的性能。结果显示,在湿环境中DDF-BNNS粘结剂可以通过改变pH为3或9调节粘附力在1.44~0.30MPa之间可逆切换。基于以上研究,针对锂硫电池和硅负极锂离子电池的电极结构稳定性差这一问题,分别设计了侧链含有邻苯二酚基团的共聚物粘结剂和掺杂少量聚多巴胺的混合物粘结剂,旨在增强醚类和酯类电解液环境中电极颗粒对集流体的粘结效果,提高活性物质利用率。对于锂硫电池,通过溶液聚合法将邻苯二酚侧基和磺酸甜菜碱侧链引入到线性共聚物中,利用各侧链间形成氢键、π-π堆积和静电络合作用获得具有强粘附力和高形变适应性的三维粘结剂网络。对锂离子扩散有促进作用、对聚多硫化锂有吸附作用的两性离子侧链能同时解决硫导电性差和聚多硫化锂穿梭效应两个问题。考察粘结剂的化学组成、力学性能、电解液浸润性和粘结效果,全面分析粘结剂分子结构对吸附聚多硫化锂和促进锂离子扩散的作用机理。结果表明,DSM粘结剂装配的高负载扣式电池(9.7mg·cm-2)在0.81 mAcm-2下的初始面积容量高达10.2 mAh·cm-2,经过70圈长循环后容量维持在7.2mAh·cm-2,实现了高能量密度和长循环寿命的锂硫电池的制备。利用邻苯二酚基团官能化的单体共聚技术能有效提高共聚物粘结剂的粘结效果,但单体制备过程需要严格排除氧气且涉及到萃取、重结晶、实时监控pH等繁琐步骤,因此这种方法局限性较大。针对这个问题,本文结合无皂乳液聚合技术和多巴胺自聚技术,在全氟烷基丙烯酸酯接枝的玉米淀粉乳液中原位生成聚多巴胺,获得具有强粘附力和可逆交联结构的三维粘结剂网络,应用于硅负极锂离子电池。考察粘结剂的化学组成、电解液吸液率、玻璃化转变温度和粘结效果,全面分析了接枝的全氟烷基侧链对抑制硅负极充放电过程中结构坍塌的作用机制。结果表明可通过调控多巴胺的添加量、粘结剂的玻璃化转变温度和电解液吸液率,使纯硅电极和硅-石墨、氧化亚硅-石墨混合电极达到最佳的电化学性能。为了兼顾粘结剂在硫电极和硅电极两方面的应用,实现比容量高、长循环稳定性好的正、负极材料的开发,设计了综合性能优异的聚合物粘结剂。利用溶液聚合法合成携带叔胺基团的二元线性共聚物,结合多巴胺原位自聚技术和酸致叔胺质子化后原位交联技术,获得具有强粘附力、快速力学性能自修复特性、快速聚多硫化锂吸附效果的三维粘结剂网络。考察粘结剂的化学组成、电解液吸液率、玻璃化转变温度、力学性能自修复效果和粘结效果,全面分析粘结剂的结构组成对吸附聚多硫化锂和维持硫/硅电极结构完整性的作用机制,在此基础上考评不同粘结剂装配电池的电化学性能。结果表明,A6D4-PA粘结剂玻璃化转变温度接近室温、自修复效率高(86.13%)、粘结性好,其叔胺侧链受酸诱导后产生的季铵阳离子对聚多硫化锂具有快速吸附效果,其装配的硫电极在1 C下经历300次循环后,容量仅损失9%。A8D2-PA粘结剂杨氏模量高、电解液吸液率低、粘结性好,能有效防止充放电循环过程中硅电极结构坍塌,其装配的纯硅电极在2 A·g-1下经过500次充放电,容量始终保持在设定值1000 mAh·g-1。
黄文龙[4](2020)在《锂硫电池关键材料研究》文中提出高能量密度的锂硫(Li/S)电池是下一代储能体系极具潜力的候选者。但是Li/S电池实用化面临诸多问题。对硫正极而言,常规的颗粒状电极制备效率低下。本文分别使用电化学法和有机溶剂法制备自支撑的硫正极,提高电极的制备效率。对于负极,锂金属容易生长枝晶而且质地柔软,需要过量锂保持电极的机械强度,降低了锂的利用率。针对上述问题,本文研究引入机械强度高的宿主材料延长电极的循环寿命同时降低锂的用量。针对聚合物电解质电导率低、循环性能差的问题,本文研究制备了两种无机/有机聚合物膜,提高了电池的电化学性能同时改善了聚合物电解质的机械强度和安全性。针对多硫化物(Li PS)的溶解和穿梭问题,本文开发了新型的功能粘结剂来抑制其负面影响。具体内容如下:1)研究使用电化学法制备硫/碳纤维毡(CF)复合电极。通过调查不同的电沉积制度,探究了硫在CF上的形成机理。探讨了硫化物浓度、电流密度、沉积时间以及硫的空间分布对复合电极电化学性能影响,得到了电化学性能最佳的复合正极S/CF-8(电沉积8 h得到,含硫量为36.6 wt%)。在0.5 C下该电极循环90次后可逆面容量保持在2.3 m Ah cm-2。进一步针对低浓度含硫溶液(0.35 mol L-1 Na2S/0.5 mol L-1 Na2CO3)做了初步研究,验证了电化学法在处理含硫废水处理领域的应用潜力。2)研究使用有机溶剂法制备无需碳粉和粘结剂的Li PS/碳纤维织物(CFFs)电极。分别调查了表面修饰剂、氧化温度、氧化时间对CFFs的电化学性能和机械强度的影响,综合得出最佳的工艺条件。在500℃下空气氛热处理2 h的氧化碳纤维织物(OCFFs)复合Li PS后,极限拉伸强度(UTS)和杨氏模量分别为213.9±15.2 MPa,9.2±1.2 GPa且该电极在0.2 C下初始放电比容量为1159 m Ah g-1,循环150次后容量保持率高达91.9%,平均库伦效率为99.2%。由于Li PS/OCFFs电极可以有效避免颗粒状电极的―掉粉‖现象,在结构电池领域具有巨大的应用前景。3)研究使用机械辊压法和热浸法分别制备钛/锂负极(Li/Ti)和锂/氧化碳纤维织物(OCFFs)负极。比较研究了Li与Li/Ti、Li/OCFFs的电化学稳定性和机械强度,并优选Li/OCFFs作为负极。探究了不同表面修饰方法、氧化温度、氧化时间对Li/CFFs的电化学性能影响,结合其机械性能得出了最佳的制备工艺。相比同等厚度的Li(~250μm),Li/OCFFs 400℃15 min(CFFs在400℃空气氛热处理15 min)中Li的含量仅为前者的1/2,但是UTS提高了20倍。在1 m A cm-2电流密度下循环800 h后极化电势平稳且远小于前者,有效地延长了循环寿命并减少了锂的用量。4)研究制备了玻璃纤维/锂镧锆氧/聚氧化乙烯(GF/LLZO/PEO)和氮化硼/聚偏氟乙烯(BN/PVd F)的无机/有机聚合物膜。比较研究了GF/LLZO/PEO、BN/PVd F与聚丙烯膜的电化学性能,结合机械强度性能优选BN/PVd F应用于结构Li/S电池。比较研究了不同组分对BN/PVd F的影响,得出BN/PVd F42(质量比4:2)具有最佳的平衡性能。与聚丙烯膜相比,BN/PVd F42的杨氏模量分别提高了2.3倍(强侧)和3.6倍(弱侧)。相应的Li/S电池在0.2 C下循环100次平均库伦效率达到99.4%,高于前者的98.6%。由于BN良好的热稳定性,准固态电解质(BN/PVd F42+液态电解液)显示良好的阻燃能力,具有巨大的安全优势。5)比较研究了线性聚(2-乙基-2-恶唑啉)(PEt Ox)与聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠作为粘结剂的电极的电化学性能。探究了PEt Ox抑制硫正极自放电的原因:酰胺官能团可以有效锚定Li PS,并引发液态电解液凝胶化,进而延缓Li PS穿梭,减缓电极的自放电行为。为了进一步稳定粘结剂性能,借助氢键组装形成PEt Ox-PAA复合物。调查不同比例的复合物的机械强度以及相应硫电极的电化学性能,得出PEt Px-PAA(4:1)具有最合适的氢键交联密度和最优的链段舒展状态。当正极硫含量为60 wt%,负载量为2.5 mg cm-2时,在0.2 C下循环120次后放电比容量保持在632 m Ah g-1,每圈容量衰减率为0.25%。
易成军[5](2020)在《PVDF-HFP基聚合物电解质的设计及其锂离子电池研究》文中研究表明固态薄膜锂离子电池(TFLIBs)因其尺寸小、安全性高等特点,有望应用于各类新兴技术(如第五代通信技术、人工智能、虚拟现实)和电子设备。目前,TFLIBs发展的关键是制备可柔性化、高室温离子电导率等优异电化学性能的固态电解质,同时解决其与电极间的界面接触差等问题。本论文设计聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和Li TFSI组成的聚合物溶盐固态电解质(polymer in salt solid electrolyte,PISSE),进一步结合制备的纳米片TiO2三维阵列薄膜,通过原位成膜的方法构造固态电解质与电极一体化结构。本论文的主要研究内容及研究结果如下:(1)探究了锂盐含量对PVDF-HFP基固态电解质室温离子电导率的影响。以Li TFSI为锂盐,制备了不同质量比的固态电解质,测试了离子电导率,发现Li TFSI含量越高室温离子电导率越高;通过XRD和FTIR表征,阐明了Li TFSI含量越高越利于提高PVDF-HFP无定形区占比,当形成PISSE时还会形成独特的离子传输通道,显着提高传输锂离子的能力。进一步研究了不同锂盐对PVDF-HFP基PISSE室温离子电导率的影响。选用Li TFSI、Li Cl O4和Li PF6作为锂盐,控制锂盐与PVDF-HFP质量比为1.1,配置PISSE,测试相应的离子电导率,结果表明,得益于大阴离子TFSI-的离域作用,Li TFSI更适合作为PVDF-HFP基PISSE的锂盐。Li TFSI与PVDF-HFP质量比为1.1时室温离子电导率高达1.24×10-4 S cm-1,电化学稳定窗口为4.7 V(vs.Li+/Li),锂离子迁移数是0.53,并展现柔性和良好的机械强度。该电解质与Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)组装的半电池在0.2 C下可逆放电比容量能达到145.6 m Ah g-1,循环200圈以后,容量保持率为93.2%,表明该电解质的电池性能优异,具有应用潜力。(2)通过Ti片与NaOH溶液水热反应合成钛酸钠纳米片阵列,并进行质子交换和退火处理制备了纳米片TiO2三维阵列薄膜。研究了退火温度和退火气氛对纳米片TiO2阵列薄膜电池性能的影响。结果表明,在450 oC退火温度和5%H2/95%Ar退火气氛下制备的TiO2薄膜电池性能最好。该电池在0.2 C下的面容量是205.7μAh cm-2,可逆充电比容量达到243.5 m Ah g-1。进一步将Li TFSI和PVDF-HFP质量比为1.1的PISSE前驱体溶液浇铸到TiO2阵列薄膜上,原位成膜后实现了固态电解质与电极一体化结构。通过与由电解质膜和TiO2阵列薄膜直接叠层的三明治结构电池对比,分析了该一体化结构改善界面接触的效果。结果表明,一体化结构的电池性能远好于三明治结构的电池性能,这得益于一体化后不仅增加了接触面积,大幅提高了TiO2阵列薄膜的利用率,而且缩短了离子传输距离,加快了电化学反应动力学。该一体化结构电池在0.2 C下的面容量达197.9μAh cm-2,可逆充电比容量为217.6 m Ah g-1;在该电流密度下循环800圈后,一体化结构电池的容量保持率为86.8%,高于相应的叠层三明治结构电池。
刘跃文[6](2018)在《锂离子电池用PVDF/TPU/PPC基凝胶聚合物电解质的制备与研究》文中指出聚合物锂离子电池(PLIB)不仅具有普通锂离子电池能量密度高、输出电压和功率大、自放电小、工作温度范围宽、无记忆效应和环境友好等众多优点,还克服了其因使用液体有机电解液而引起的胀气、漏液等安全问题。PLIB由于使用了聚合物电解质还具备了可薄形化、任意面积化、任意形状化的独特优点,因此被誉为下一代锂离子电池。聚合物电解质作为PLIB的核心组成部分,对其性能有着至关重要的影响。制备出具有良好的孔结构,优良的机械性能和优异电化学性能的聚合物电解质,是PLIB的核心技术。本文使用综合性能最好的聚偏氟乙烯(PVDF),具有优良机械性能的热塑性聚氨酯(TPU)及具有高液体电解质吸收的聚碳酸丙烯酯(PPC)共同作为基体材料,采用静电纺丝技术制备出具有优良力学性能和电化学性能的PVDF/TPU/PPC(简称PTC)基三元凝胶聚合物电解质(GPEs)。主要研究内容如下:(1)利用静电纺丝技术制备出PTC基、PVDF/TPU基、PVDF/PPC基、纯PVDF基和纯TPU基纳米纤维薄膜,干燥后测其形貌结构、力学性能、热稳定性等。然后在手套箱中向五种电纺薄膜中滴加1.0 M LiPF6-EC/DMC(1:1,v/v)电解液,将其活化为GPEs。将五种GPEs和Clegard 2400隔膜一起组装成阻塞电池和纽扣电池,室温下对比其离子电导率和恒流充放电容量等。结果发现,三元共混的PTC基GPEs拥有最好的物理性能和电化学性能。(2)配制五种不同浓度的PTC共混溶液,利用静电纺丝技术制备出纤维薄膜,测试形貌后对其进行物理性能表征,如孔隙率、热稳定性、力学性能等。待五种不同浓度的PTC基电纺薄膜活化为GPEs后,测试其电化学性能。实验发现,浓度为12%的纺丝液制备出的电纺薄膜形貌结构最好,热稳定性最优,展现出了 9.9 MPa的高抗拉伸强度和110.8%的最大断裂伸长率;其相应GPE的室温离子电导率高达5.32 mS cm-1,电化学稳定窗口高达5.4 V。(3)在最佳浓度下,改变PVDF、TPU和PPC三种聚合物基体间的质量配比,通过静电纺丝技术制备出四种质量配比不同的GPEs。同样对其进行形貌测试、物理性能测试和电化学性能测试。结果发现,PTC(4:1:1,wt%)电纺薄膜拥有最优良的物理性能,将GPEs与锂片、LiFePO4正极片一起组装成纽扣电池时,GPE(4:1:1)电池表现出165.8 mAh g-1的高首次充电容量和165.1 mAh g-1的高首次放电容量,50次循环后的放电容量仍有159.4 mAh g-1,容量保持率高达96.2%,展现出了优异的循环稳定性,更适用于锂离子可充电电池中。
周栋[7](2017)在《新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究》文中提出使用固态聚合物电解质取代有机电解液被认为是提升锂电池安全性的有效途径。然而,制备出兼具高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗、高机械强度的聚合物电解质材料仍是现阶段的技术难题。本论文研究了新型聚合物电解质的设计制备,并对其系统地进行了电化学表征及界面性质分析。首先,研究了腈类聚合物电解质在锂离子电池中应用。探明了腈乙基取代聚乙烯醇(PVA-CN)基凝胶聚合物电解质的凝胶机理,进而通过改进化成工艺构建了低阻抗的石墨电极/凝胶聚合物电解质界面。在此基础上将PVA-CN在丁二腈(SN)基全固态电解质中原位聚合,并填充于聚丙烯腈(PAN)基电纺纤维膜中制得层次结构腈类全固态电解质(SEN)。腈类原材料之间的结构相容性及层次结构设计使得所制备的SEN膜同时具有高离子电导、高锂离子迁移数、良好的抗拉强度、优越的安全性和柔性。原位合成方法则使电极与SEN之间保持良好的粘附性,明显降低了界面阻抗并使得聚合物电池呈现出良好的电化学性能。第二,开发出一种新型SiO2空心纳米球基复合固态电解质(SiSE),并将其应用于锂金属电池。这一复合电解质通过将二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)单体溶于碳酸酯基电解液配得前躯体溶液,再将该前躯体溶液吸入SiO2空心纳米球层后原位聚合而制得。由于稳定、低阻抗的电极/固态电解质界面和SiSE对锂枝晶生长的显着抑制作用,使用SiSE的固态锂金属电池与使用传统隔膜/电解液体系的对照电池相比表现出显着提高的循环性能和安全性。第三,针对锂化硅-硫全电池中纳米锂化硅颗粒的高比表面积加剧穿梭效应导致电池性能恶化的问题,将含有氟代碳酸乙烯酯(FEC)的醚类电解液吸入SiO2空心纳米球层制得准固态电解质(OSE)。FEC可有效优化硅颗粒表面固体电解质界面膜(SEI),而SiO2球表面丰富的介孔结构则可吸附多硫化物限制穿梭效应,使锂化硅-硫全电池的循环性能得到明显改善,并在短路条件下保持结构无损。最后,基于离子液体/聚离子液体不可燃的特性,采用原位方法设计了一种高安全性层次结构聚离子液体基固态电解质(HPILSE)。该电解质同时具备高离子电导率,低电极/电解质界面阻抗和良好的机械强度,在LiFePO4/HPILSE/Li和Na0.9[Cu0.22Fe0.30Mn0.48]O2/HPILSE/Na电池中均表现出优越的电化学性能。
吴朝鲁门[8](2017)在《非水系锂—氧气电池电解质与隔膜的研究》文中认为非水系Li-O2电池受到越来越多的关注,因为其理论比能量(11000Wh kg-1)远大于传统的锂离子电池。Li-O2电池被广泛认为有望成为新兴能量储备系统而被应用于电动汽车或其他电子产品。尽管有诸多研究者致力于研究Li-O2电池,还有一些障碍如循环性和倍率性差等限制着实际应用。首先,电解质粘度和电解质中的氧气溶解度和扩散性对Li-O2电池的倍率性起到关键作用。我们把三乙二醇二甲醚(G3)用作液态电解质有机溶剂,应用到Li-O2电池中。对比了G3和常用电解质溶剂TEGDME(G4)发现,G3(粘度=2.5 cP)相比于G4(粘度=4.05 cP)有更低的粘度,这有利于锂离子的传递。G3(H02=5.6molm-3bar-1,DO2=3.2 molm-3bar-1)相比于G4(H02=4.3 molm-3bar-1,DO2=2.6 molm-3bar-1)有更高的氧气溶解度和扩散系数,这能够加快电池反应进行,降低极化。在Li-O2中,G3比G4有更好的倍率性能。在高电流密度2.5 A g-1下,G3基Li-O2电池放电容量为G4基Li-O2电池的三倍。并且在电流密度为1A g-1,限定容量为1000 mAh g-1条件下,G3基电池的循环稳定性是G4基电池的四倍。所以G3可以代替G4用作Li-O2电池电解质溶剂。隔膜和电解质分解是Li-O2电池循环稳定性差的主要原因之一。我们发现单宁酸(TA)有捕捉超氧自由基的功能,所以我们使用TA包覆PP隔膜,提高隔膜在超氧自由基下的稳定性。此外,TA包覆PP隔膜之后明显提高了PP隔膜的吸收电解液的能力,从而提高了PP隔膜的离子电导率。单宁酸包覆PP隔膜作为Li-O2电池隔膜,不仅提高了放电容量,而且显着提高了循环稳定性。TA包覆隔膜电池能够在电流密度为500mA g-1,限定容量为1000mAh g-1下,稳定循环100圈,而没有包覆的隔膜电池只能循环60圈。并且电池循环之后,通过FT-IR和XPS测试证明了包覆的PP隔膜的稳定性。此外聚合物电解质不仅能充当隔膜,还能充当电解质,能够有效抑制锂枝晶生长和氧气穿透隔膜到金属锂负极,并且能够提高电池稳定性。本文中,我们把锂化的全氟磺酸隔膜(PFSA-Li)用到Li-O2电池中充当聚合物电解质。浸泡在DMSO充分溶胀的锂化的全氟磺酸聚合物隔膜有很高的电导率,并且在高温下能够达到10-33 S cm-1。其锂离子迁移数(0.93)约接近1。可以被看作是单一离子导体。在限定容量为1000mAh g-1,电流密度为1A g-1下能够稳定循环55圈,加了氧化还原对LiI之后能稳定循环100圈。用FT-IR和19FNMR测试电池循环后的PFSA-Li的稳定性,表现出了良好的稳定性。因此PFSA-Li聚合物电解质有望代替常规液态电解质应用于Li-O2电池中。
邵迎亚[9](2016)在《含硼类锂盐聚合物(PVDF-HFP)电解质膜的制备和改性》文中提出近年来,随着生活水平的提高,人们在生产和生活中对于锂离子电池的需求不断增长。锂离子电池具有高质量比能量,高输出电压,工作温度宽,安全无电解液泄露,无记忆效应和外形设计灵活等优点,本论文目标在于研究制备新型高性能的聚合物电解质,提高其离子电导率和热力学性能。主要研究以下几个方面:首先通过倒相法制备PVDF-HFP基聚合物电解质,添加PEO对其进行改性,研究了添加不同质量比的PEO对聚合物电解质性能的影响。使用扫描电镜,孔隙率分析研究了微孔膜的微孔结构,利用X射线衍射分析了微孔膜的结晶度,通过差示量热扫描研究了微孔膜的热力学性能。微孔膜吸取电解液凝胶化后制得聚合物电解质。使用交流阻抗仪获得交流阻抗谱,通过计算得到离子电导率。实验得出,当PEO质量含量为40%时,制得电解质膜的孔穴最丰富,非晶度最高,所以室温下对液体电解液1mol/L LiClO4的EC/PC(体积比1:1)具有最高的吸液率(209%)和离子电导率(5.74×10-3S·cm-1)。其次研究了添加纳米粒子SiO2制备的PVDF-HFP/PEO基聚合物电解质膜的性能,通过SEM和XRD测试结果显示,SiO2的加入不影响聚合物电解质膜的微孔结构反而使其微孔变密,纳米粒子的添加同样不影响聚合物电解质的晶体结构,其仍然保持非晶态。通过计算吸液率的大小,可知当SiO2的含量为4%时,吸液率达到最大275%。室温下吸取电解液凝胶化后制得聚合物电解质的离子电导率为5.94×10-3 S·cm-1。测试表明,所制得的聚合物电解质的性能得到了良好的改善。最后研究了浸泡不同液体电解液对聚合物电解质的电化学性能影响。锂盐是聚合物电解质中的重要组成部分,在充放电过程中,锂盐通过解离产生锂离子和阴离子,二者朝着相反的方向移动。但是由于锂离子电荷密度较大,移动过程中速度较慢,而阴离子迁移较快,这样就会使锂离子迁移数过低,导致电解质盐出现浓差极化。浓差极化的出现将会产生与外加电场相反的极化电压。减弱离子的迁移,降低电池的使用效率和寿命。本文以锂硼盐为研究对象,经研究发现其分子结构多为硼离子与烷氧基,邻二酚,羧酸及1、2-二羧酸配位形成含有大∏键的阴离子配合物,配体中的吸电子基团越多,阴离子就越稳定,阴阳离子的浓度差越小。通过量子化学理论计算作为指导,合成了二-邻苯二酚螯合锂盐(LBBB),二-乙二酸螯合硼锂盐(LiBOB)。同时应用红外光谱(IR)对其进行表征。研究了浸泡四种电解液的凝胶聚合物电解质的室温电导率,分别是LiClO4,LiPF4,LiBOB和LBBB以及电导率随温度的变化关系,结果显示四种电解液的电导率关系为LiClO4>LiPF4>LiBOB>LBBB且离子电导率与温度关系均复合Arrhenius方程。
王庆富[10](2016)在《锂离子电池用耐热隔膜和聚合物电解质的制备及性能研究》文中提出本论文主要对高耐热性的锂离子电池用聚合物隔膜和聚合物电解质开展研究。设计制备了两种高性能隔膜,分别为热固性树脂基高耐热隔膜和高安全性有机-无机复合隔膜;设计制备了两种聚合物电解质体系,分别为耐热型刚柔并济聚合物凝胶电解质体系和硅氧基自交联聚醚的全固态电解质体系。采用核磁共振、傅里叶变换红外光谱、示差扫描量热、热失重、扫描电镜等物理化学测试手段以及交流阻抗谱图、计时电流法和线性扫描伏安等测试方法,研究了隔膜和聚合物电解质的化学结构、表面形态、热性能以及电化学性能,并进一步研究了这些电解质体系在锂(离子)电池中的应用情况,分析了原料配比以及合成制备工艺条件对目标隔膜和聚合物电解质性能的影响,重点考察了其应用于电池器件的高温运行性能,使其在具备良好电化学性能和力学性能的同时,实现隔膜和电解质的高安全性,使其具有良好的应用前景。通过反应性静电纺丝的方法设计、合成制备了本征耐热阻燃的三聚氰胺甲醛树脂基隔膜。研究发现,通过加入增稠剂和控制三聚氰胺和甲醛的配比以及反应程度,可以制备本征耐热和高吸液率的隔膜。相比于商用的PP隔膜,该隔膜具有更高的离子电导率(0.79mS/cm),更宽的电化学稳定窗口(4.7V),更高的孔隙率和优异的电解液润湿性和吸液率。而且180oC热机械变形温度和38%氧指数表明其可以有效的提升电池的安全性。最重要的是,该隔膜可以有效的提升锰酸锂/石墨电池的循环稳定性,XPS和EDS结果表明该隔膜可以有效吸附锰酸锂溶解在电解液中的Mn2+,阻止其在石墨负极上沉积,降低了锂的脱嵌阻力,有效改善了循环性能。另外,该隔膜用于LiFePO4/Li电池中,电池在120oC高温下运行稳定性良好,表明该隔膜可以有效提升电池的热稳定性和安全性。将聚酰胺酸涂覆在由抄纸法制得的超薄的玻璃纤维膜表面制备了高性能耐热的有机无机复合隔膜。研究结果表明这种厚度为45μm的复合隔膜,具有良好的力学强度和改性后的多孔结构,并且这种隔膜具有优异的耐热性和阻燃性。相比于商用的PP隔膜,该隔膜在150oC下无收缩。同时该复合隔膜显示了良好的电解液润湿性和电化学稳定性。将该复合隔膜应用于LiFePO4/Li和LiFePO4/石墨组成电池中进行性能测试,结果表明该隔膜可以有效提升电池的倍率性能,并且在120oC高温下循环稳定性良好,显示了良好的耐热安全特性。通过结构设计,制备了以玻璃纤维膜为骨架的刚柔并济的聚乙烯醇氰乙基醚为基体聚合物的耐热聚合物电解质。研究结果表明该聚合物电解质具有良好的力学强度和优异的热尺寸稳定性(>200oC)。而且在配合EC/DMC的溶剂体系后,该凝胶电解质体系的离子电导率为0.89mS/cm,离子迁移数高达0.86,电化学稳定窗口为4.8V。将其用在LiCoO2/石墨电池中显示了优秀的循环稳定性和倍率性能。更重要的是,将其用于LiFePO4/Li中,在120oC高温下同样显示了优秀的循环稳定性和倍率性能,该电解质非常具有应用前景。将具有活性硅甲基封端的聚醚液体聚合物(TSPPG)与锂盐制备具有柔性交联结构的聚合物电解质体系,发现该聚醚在配合LiBOB后可以实现自行交联,形成具有良好力学强度的固态电解质。研究表明,在LiBOB/TSPPG的摩尔比为1/10,反应温度在40oC时可以得到电化学性质和力学性能较好的电解质(CSPE)。该电解质体系具有较低的玻璃化温度(-48oC),良好的离子电导率(10-5S/cm)。并进一步利用塑性晶体进行掺杂制备了复合固态电解质(N-CSPE),并与PEO基固态电解质进行了对比,发现应用与LiFePO4/Li电池中,CSPE和N-CSPE在常温下和100oC高温下都显示了良好的循环稳定性和倍率性能。说明柔性交联结构的电解质将是非常有发展前景的固态电解质体系。总之,本论文设计制备的隔膜和聚合物电解质,制备方法较为简单,综合性能良好,非常具有应用前景。
二、锂离子电池用聚合物电解质的最新进展II.含液聚合物电解质(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、锂离子电池用聚合物电解质的最新进展II.含液聚合物电解质(论文提纲范文)
(1)聚氨酯基聚合物电解质的应用进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 聚醚型聚氨酯基聚合物电解质 |
2 聚碳酸酯型聚氨酯基聚合物电解质 |
3 聚硅氧烷改性聚氨酯聚合物电解质 |
4 丙烯酸酯改性聚氨酯聚合物电解质 |
5 复合改性聚氨酯聚合物电解质 |
6 五类聚氨酯基聚合物电解质的综合性能比较 |
7 结语和展望 |
(2)聚合物基镁离子固态电解质的研究进展(论文提纲范文)
1 纯固态聚合物电解质 |
2 凝胶聚合物电解质 |
3 无机-聚合物复合电解质 |
4 当前面临的挑战及建议 |
5 结束语与展望 |
(3)仿贻贝聚合物的制备及其自修复性能和电化学性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 仿贻贝高分子材料 |
1.2.1 贻贝足丝蛋白和左旋多巴 |
1.2.2 多巴的各种化学作用 |
1.2.3 聚多巴胺的形成 |
1.3 材料的自修复性能 |
1.3.1 自修复材料的构建 |
1.3.2 仿贻贝材料的自修复性能 |
1.4 锂二次电池 |
1.4.1 锂硫电池 |
1.4.2 硅负极锂离子电池 |
1.4.3 锂硫电池和硅负极锂离子电池粘结剂进展 |
1.4.4 仿贻贝材料在锂硫电池和硅负极锂离子电池中的应用 |
1.4.5 锂二次电池中的自修复现象 |
1.5 课题提出与研究思路 |
1.5.1 课题的提出 |
1.5.2 课题的研究思路 |
参考文献 |
2 仿贻贝自修复热固性弹性体的研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂规格及预处理 |
2.2.2 多巴胺改性的四氧化三铁(MNP)纳米粒子的合成 |
2.2.3 共聚物P(GMA-r-PDMSPEMA)的合成 |
2.2.4 纳米复合物PG-MNP的制备 |
2.2.5 表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 化学结构表征 |
2.3.2 表面形貌和本体结构表征 |
2.3.3 力学性能 |
2.3.4 可自修复力学性能 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
3 仿贻贝pH可控湿粘合剂的研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂规格及预处理 |
3.2.2 氨基改性的氮化硼纳米片(BNNS-NH_2)的制备 |
3.2.3 醛基改性聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(FMPEG)的合成 |
3.2.4 N-(3,4-二羟苯乙基)甲基丙烯酰胺(DMA)的合成 |
3.2.5 聚合物P(DMA-r-DMAEMA-r-FMPEG)的合成 |
3.2.6 纳米湿粘结剂P(DMA-r-DMAEMA-r-FMPEG)@BNNS-NH_2(DDF-BNNS)的制备 |
3.2.7 表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 物理化学结构表征 |
3.3.2 粘结性能 |
3.3.3 pH诱导可控粘结性能 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
4 仿贻贝两性锂硫电池粘结剂的研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试剂规格及预处理 |
4.2.2 N-(3,4-二羟苯乙基)丙烯酰胺(DAA)的合成 |
4.2.3 粘结剂P(DAA-r-SBMA-r-PEGMA)(DSM)的合成 |
4.2.4 硫碳复合物的制备 |
4.2.5 硫正极的制备 |
4.2.6 电池性能测试 |
4.2.7 硫化锂(Li_2S)的成核实验 |
4.2.8 聚多硫化锂(LiPSs)的吸附实验 |
4.2.9 计算方法 |
4.2.10 表征方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 产物化学结构表征 |
4.3.2 粘结剂的力学性能 |
4.3.3 粘结剂与电解液的亲和性 |
4.3.4 粘结剂的电化学稳定性 |
4.3.5 电池性能 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
5 仿贻贝玉米淀粉基硅负极电池粘结剂的研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 试剂规格及预处理 |
5.2.2 氟化玉米淀粉粘结剂乳液(SCXSYA)的制备 |
5.2.3 不同硅电极的制备 |
5.2.4 电池性能测试 |
5.2.5 表征方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 产物结构与表征 |
5.3.2 粘结剂的粘结性能 |
5.3.3 电极与电解液的亲和性 |
5.3.4 电池性能 |
5.3.5 电极结构变化 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
6 仿贻贝自修复型锂硫电池和硅负极电池粘结剂的研究 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 试规格剂及预处理 |
6.2.2 仿贻贝自修复粘结剂AXDY-PA的制备 |
6.2.3 硫碳复合物的制备 |
6.2.4 电极的制备 |
6.2.5 电池性能测试 |
6.2.6 表征方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 产物物理化学结构表征 |
6.3.2 粘结剂的粘结性和自修复性能 |
6.3.3 电池性能 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
7 总结与展望 |
7.1 论文主要研究结论 |
7.2 论文主要创新点 |
7.3 论文的不足与展望 |
附录 |
作者简介 |
攻读博士期间研究成果 |
学术论文 |
学术会议 |
发明专利 |
(4)锂硫电池关键材料研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 背景 |
1.2 锂硫电池的工作机理及问题 |
1.2.1 电化学机理 |
1.2.2 面临的挑战 |
1.3 锂硫电池的研究进展 |
1.3.1 锂硫电池的发展脉络 |
1.3.2 硫正极的研究进展 |
1.3.3 锂负极的研究进展 |
1.3.4 锂硫电解(液)质的研究进展 |
1.3.5 锂硫电池粘结剂的研究进展 |
1.3.6 本文的选题思路和研究内容 |
第2章 实验方法与测试仪器 |
2.1 实验试剂及仪器 |
2.1.1 主要实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 材料制备 |
2.3 电极制备 |
2.4 材料表征及原理 |
2.5 电化学测试及原理 |
第3章 电化学法制备硫正极的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料的预处理 |
3.2.2 硫化物的电化学氧化 |
3.2.3 电化学测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 电极材料的选择性研究 |
3.3.2 工艺条件对制备硫电极的影响 |
3.3.3 硫/碳纤维毡电极的电化学性能研究及筛选 |
3.3.4 电化学除去硫化物的效果评估 |
3.4 本章小结 |
第4章 锂硫复合电极的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 碳纤维织物/锌复合物的制备 |
4.2.2 多硫化物/碳纤维织物电极的制备 |
4.2.3 碳纤维织物/锂复合物以及钛/锂复合物的制备 |
4.2.4 锂硫电池的组装 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 修饰剂对正极电化学性能的影响机理 |
4.3.2 不同方法去除修饰剂的比较性研究 |
4.3.3 氧化处理对正极机械性能的影响 |
4.3.4 氧化处理对正极电化学性能的影响及机理分析 |
4.3.5 不同充电状态下正极的机械性能研究 |
4.3.6 钛/锂复合物作为负极的性能评估 |
4.3.7 碳纤维基负极的研究 |
4.3.8 锂硫电池的性能评估 |
4.4 本章小结 |
第5章 锂硫电池用电解质材料的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 玻璃纤维/锂镧锆氧/聚氧化乙烯电解质的制备 |
5.2.2 氮化硼/聚偏二氟乙烯电解质的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 玻璃纤维基聚合物膜的探索研究 |
5.3.2 氮化硼基聚合物膜的探索研究 |
5.3.3 滥用条件下氮化硼/聚偏氟乙烯结构电解质的性能研究 |
5.4 本章小结 |
第6章 聚(2-乙基-2-恶唑啉)功能粘结剂的研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 材料制备 |
6.2.2 材料表征 |
6.2.3 电化学测试 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 聚(2-乙基-2-恶唑啉)作为功能性粘结剂的研究 |
6.3.2 聚(2-乙基-2-恶唑啉)在电解液中的凝胶现象及作用 |
6.3.3 氢键稳定聚(2-乙基-2-恶唑啉)粘结剂的研究 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新性 |
7.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况 |
致谢 |
(5)PVDF-HFP基聚合物电解质的设计及其锂离子电池研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 固态电解质研究进展 |
1.2.1 ISEs研究进展 |
1.2.2 SPEs研究进展 |
1.3 界面研究进展 |
1.4 本论文的研究内容及创新点 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 创新点 |
第2章 PVDF-HFP基 PISSE的制备与性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 PVDF-HFP基 PISSE的制备和表征 |
2.2.3 PVDF-HFP基 PISSE的性能研究 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 PVDF-HFP基 PISSE的结构和形貌分析 |
2.3.2 PVDF-HFP基 PISSE的性能研究 |
2.3.3 扣式电池性能分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 纳米片TiO_2阵列薄膜的制备及储锂性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及试验仪器 |
3.2.2 纳米片TiO_2阵列薄膜的制备和表征 |
3.2.3 TiO_2阵列薄膜储锂性能研究 |
3.2.4 TiO_2-PVHLi-1.1 一体化结构储锂性能研究 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 TiO_2阵列薄膜的结构和形貌分析 |
3.3.2 TiO_2阵列薄膜储锂性能分析 |
3.3.3 TiO_2-PVHLi-1.1 一体化结构储锂性能分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 总结与展望 |
4.1 总结 |
4.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间获得与学位论文相关的科研成果 |
(6)锂离子电池用PVDF/TPU/PPC基凝胶聚合物电解质的制备与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物锂离子电池 |
1.3 聚合物电解质 |
1.4 聚合物电解质的分类 |
1.4.1 全固态聚合物电解质 |
1.4.2 凝胶聚合物电解质 |
1.4.3 微孔(多孔)型聚合物电解质 |
1.4.4 复合型聚合物电解质 |
1.5 几种典型的GPEs的基体材料 |
1.5.1 聚丙烯腈 |
1.5.2 聚氧化乙烯 |
1.5.3 聚甲基丙烯酸甲酯 |
1.5.4 聚偏氟乙烯 |
1.5.5 聚偏氟乙烯-六氟丙烯 |
1.6 GPEs的制备方法 |
1.7 本论文的研究思路、内容及创新性 |
1.7.1 本论文的研究思路 |
1.7.2 本论文的创新性 |
1.7.3 本文主要研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验药品与仪器 |
2.1.1 实验原料和试剂 |
2.1.2 仪器设备 |
2.2 静电纺丝膜的物理性能表征 |
2.2.1 傅里叶变换红外光谱测试 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 热失重测试 |
2.2.4 差示扫描热量法测试 |
2.2.5 薄膜吸液率测试 |
2.2.6 孔隙率测试 |
2.2.7 薄膜热缩性能测试 |
2.2.8 电纺膜力学性能测试 |
2.3 电纺纤维膜的电化学性能表征 |
2.3.1 交流阻抗测试 |
2.3.2 恒流充放电测试 |
2.3.3 电化学稳定窗口测试 |
第3章 PVDF/TPU/PPC基电纺纤维薄膜的制备与研究 |
3.1 引言 |
3.2 电纺纤维薄膜的制备 |
3.3 GPEs的制备 |
3.4 电纺膜的结构与性能研究 |
3.4.1 傅里叶红外光谱分析 |
3.4.2 电纺膜的形貌分析 |
3.4.3 热失重分析 |
3.4.4 孔隙率测试 |
3.4.5 薄膜吸液率测试 |
3.4.6 电纺薄膜力学性能测试 |
3.4.7 电纺膜热收缩测试 |
3.4.8 交流阻抗谱图分析 |
3.4.9 恒流充放电测试分析 |
3.4.10 电纺膜倍率性能测试分析 |
3.4.11 循环后的电纺膜形貌图 |
3.4.12 电化学稳定性测试分析 |
3.5 结论 |
第4章 不同浓度的PVDF/TPU/PPC基电纺膜的制备与研究 |
4.1 引言 |
4.2 PTC基纤维膜的制备 |
4.3 PTC基电纺纤维多孔薄膜的结构与性能研究 |
4.3.1 PTC基电纺膜SEM图分析 |
4.3.2 PTC基薄膜DSC分析 |
4.3.3 孔隙率测试 |
4.3.4 薄膜吸液率测试 |
4.3.5 薄膜力学性能测试 |
4.3.6 交流阻抗测试分析 |
4.3.7 充放电测试分析 |
4.3.8 循环稳定性测试分析 |
4.3.9 电化学稳定性能分析 |
4.4 结论 |
第5章 不同质量配比的PVDF/TPU/PPC基电纺薄膜的制备与研究 |
5.1 引言 |
5.2 PTC基电纺膜的制备 |
5.3 PTC基纳米纤维多孔薄膜的结构与性能研究 |
5.3.1 SEM图分析 |
5.3.2 电纺膜TG图分析 |
5.3.3 薄膜孔隙率测试 |
5.3.4 薄膜吸液率测试 |
5.3.5 薄膜力学性能测试 |
5.3.6 交流阻抗测试分析 |
5.3.7 充放电测试分析 |
5.3.8 循环稳定性测试分析 |
5.3.9 电化学稳定性测试分析 |
5.4 结论 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(7)新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂二次电池概述 |
1.2.1 锂离子二次电池 |
1.2.2 锂硫电池 |
1.2.3 锂金属电池 |
1.3 锂电池固态聚合物电解质 |
1.3.1 锂电池固态聚合物电解质的分类及性能要求 |
1.3.2 全固态聚合物电解质 |
1.3.3 凝胶聚合物电解质 |
1.3.4 固态聚合物电解质制备方法综述 |
1.4 锂电池电极材料与电解质的界面性质 |
1.4.1 有机电解液与电极材料的界面性质 |
1.4.2 固态聚合物电解质与电极材料的界面性质 |
1.5 本论文的研究内容和意义 |
第2章 研究方法 |
2.1 实验试剂和原料 |
2.2 实验设备与仪器 |
2.3 非电化学表征设备及原理 |
2.3.1 固态聚合物电解质化学表征 |
2.3.2 孔隙率、吸液率、接触角表征 |
2.3.3 显微镜形貌表征 |
2.3.4 X射线衍射表征 |
2.3.5 热力学表征 |
2.3.6 力学性能表征 |
2.3.7 氮吸附表征 |
2.4 电化学表征方法及原理 |
2.4.1 电导率表征 |
2.4.2 电化学窗口表征 |
2.4.3 离子迁移数表征 |
2.4.4 界面相容性表征 |
2.4.5 聚合物锂电池装配 |
2.4.6 聚合物锂电池表征 |
第3章 锂离子电池用腈类聚合物电解质的制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 PVA-CN基凝胶聚合物电解质的原位合成 |
3.2.2 PVA-CN基凝胶聚合物电解质中聚合物骨架的分离提纯 |
3.2.3 PVA-CN基聚合物电池的装配及电化学性能表征 |
3.2.4 PAN基电纺纤维膜的制备 |
3.2.5 SEN的原位合成 |
3.2.6 SEN基固态电池的装配与电化学性能表征 |
3.3 PVA-CN基凝胶聚合物电解质的凝胶机理研究 |
3.4 低阻抗电极/PVA-CN基凝胶聚合物电解质界面的构建 |
3.5 SEN的原位合成和性能表征 |
3.6 SEN基全固态电池的电化学性能 |
3.7 本章小结 |
第4章 锂金属电池用氧化硅空心纳米球基复合固态电解质的制备及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 SiO2空心纳米球的合成 |
4.2.2 SiSE的制备 |
4.2.3 SiSE基锂金属电池的装配和表征 |
4.3 SiSE的合成机理分析 |
4.4 SiSE的性能表征 |
4.5 SiSE基固态锂金属电池的电化学性能 |
4.6 本章小结 |
第5章 锂化硅-硫电池的制备及准固态电解质改性研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 OSE的制备 |
5.2.2 S@CMK-3正极与预锂化Si@石墨负极的制备与表征 |
5.2.3 锂化硅-硫全电池的制备和表征 |
5.3 OSE的改性机理分析 |
5.4 预锂化Si@石墨/Li半电池的性能表征 |
5.5 S@CMK-3/Li半电池的性能表征 |
5.6 OSE基锂化硅-硫全电池性能表征 |
5.7 OSE基锂化硅-硫全电池与传统锂硫电池的安全性对比 |
5.8 本章小结 |
第6章 锂离子/钠离子电池用聚离子液体基固态电解质的制备及性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 PDDATFSI多孔膜的制备 |
6.2.2 HPILSE膜的制备 |
6.2.3 HPILSE基锂离子/钠离子电池的装配与表征 |
6.3 HPILSE的原位制备机理分析 |
6.4 HPILSE的性能表征 |
6.5 HPILSE在锂离子/钠离子电池中的应用 |
6.6 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 本文主要结论 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 今后工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)非水系锂—氧气电池电解质与隔膜的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂-空气电池概述 |
1.3 锂-空气电池基本原理 |
1.4 锂-空气电池空气电极研究进展. |
1.4.1 碳材料 |
1.4.2 非碳电极材料 |
1.4.3 金属/金属氧化物 |
1.5 锂空气电池电解质研究进展 |
1.6 锂空气电池存在的问题 |
1.7 本文选题依据和主要研究思路 |
1.7.1 选题依据 |
1.7.2 研究工作 |
第二章 三乙二醇二甲醚基电解质Li-O2电池电化学性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂与仪器 |
2.2.2 实验过程及步骤 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 氧气溶解度测试 |
2.3.2 电解质粘度测试 |
2.3.3 离子电导率测试 |
2.3.4 电化学稳定窗口测试 |
2.3.5 锂离子迁移数 |
2.3.6 拉曼光谱测试 |
2.3.7 X射线衍射(XRD)测试 |
2.3.8 锂-氧气电池电化学测试 |
2.4 实验结果与讨论 |
2.4.1 电解质及溶剂氧气溶解度与扩散系数测试 |
2.4.2 G3和G4 溶剂与LiTFSI-G3和LiTFSI-G4 电解质拉曼光谱测试 |
2.4.3 电化学稳定窗口测试 |
2.4.4 XRD分析电池充放电产物 |
2.4.5 G3与G4 基电池在不同电流密度下放电曲线对比 |
2.4.6 LiTFSI-G3 电解质电池倍率性能 |
2.4.7 电池循环稳定性测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 单宁酸包覆隔膜用于锂-氧气电池的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂与实验仪器 |
3.2.2 实验过程及步骤 |
3.3 测试与表征 |
3.3.1 超氧自由基消除测试 |
3.3.2 超氧化钾筛选法来测试TA包覆隔膜的稳定性 |
3.3.3 紫外-可见吸收光谱测试 |
3.3.4 TA包覆隔膜和纯PP隔膜红外光谱测试 |
3.3.5 电化学稳定窗口和循环伏安曲线测试 |
3.3.6 X射线衍射测试(XRD) |
3.3.7 扫描电镜(SEM)测试技术 |
3.3.8 隔膜光电子能谱测试 |
3.3.9 锂-氧气电池电化学测试 |
3.4 实验结果与讨论 |
3.4.1 单宁酸捕捉超氧自由基能力测试 |
3.4.2 单宁酸包覆PP隔膜表征 |
3.4.3 TA包覆前后隔膜表面性能测试 |
3.4.4 TA包覆前后PP隔膜在超氧自由基溶剂中的稳定性表征 |
3.4.5 TA包覆PP隔膜的电化学稳定窗口和循环伏安测试 |
3.4.6 Li-O_2 电池电化学性能测试 |
3.4.7 Li-O_2 电池放电产物XRD表征 |
3.4.8 Li-O_2 电池循环后隔膜稳定性表征 |
3.5 本章小结 |
第四章 凝胶态离子膜作为Li-O2电池聚合物电解质的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂与实验仪器 |
4.2.2 实验过程及步骤 |
4.3 测试与表征 |
4.3.1 PFSA-Li聚合物凝胶态电解质膜的吸液率和体积溶胀率测试 |
4.3.2 全氟聚合物电解质膜的红外光谱测试 |
4.3.3 全氟聚合物电解质膜的电导率测试 |
4.3.4 全氟磺酸聚合物电解质锂离子迁移数测试 |
4.3.5 Li-O_2 电池电化学测试 |
4.3.6 全氟磺酸聚合物电解质的固体核磁测试 |
4.3.7 X射线衍射(XRD)测试 |
4.3.8 超氧化钾筛选法来测试锂化全氟磺酸隔膜的稳定性 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 锂化全氟磺酸聚合物电解质的吸液率和体积溶胀率测试 |
4.4.2 全氟磺酸膜的红外光谱表征 |
4.4.3 全氟磺酸聚合物电解质电导率与离子迁移数测试 |
4.4.4 全氟磺酸凝胶态聚合物电解质Li-O2电池电化学性能测试 |
4.4.5 全氟磺酸凝胶态聚合物电解质膜的稳定性测试 |
4.5 本章小结 |
第五章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
(9)含硼类锂盐聚合物(PVDF-HFP)电解质膜的制备和改性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章:绪论 |
1.1:前言 |
1.2:锂离子电池简介 |
1.2.1: 锂离子电池的发展历史 |
1.2.2:聚合物锂离子电池的特点 |
1.3:聚合物电解质 |
1.3.1:聚合物电解质的发展历史 |
1.3.2:聚合物电解质的优点 |
1.3.3:聚合物电解质的要求 |
1.4:聚合物电解质的 |
1.4.1:全固态聚合物电解质 |
1.4.2:凝胶聚合物电解质 |
1.4.3:复合型聚合物电解质 |
1.5 选题的意义以及主要研究内容 |
1.5.1:选题的意义 |
1.5.2:主要研究内容 |
参考文献 |
第二章:PEO对PVDF-HFP基聚合物电解质的性能影响 |
2.1 实验试剂与样品制备 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 样品制备 |
2.2:聚合物电解质的性能测试 |
2.2.1 聚合物膜的微观形貌测试(SEM) |
2.2.2 聚合物膜的吸液率测试 |
2.2.3 PEO含量对聚合物电解质膜离子电导率的影响 |
2.2.4 聚合物膜的热分析(DSC-TG) |
2.2.5 聚合物膜的X射线衍射分析(XRD) |
2.3:本章小结 |
参考文献 |
第三章:纳米粒子SiO_2对PVDF-HFP/PEO基聚合物电解质的性能影响 |
3.1 实验试剂与样品制备 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 样品制备 |
3.2:聚合物电解质的性能测试 |
3.2.1 聚合物膜的微观形貌测试(SEM) |
3.2.2 聚合物膜的吸液率测试 |
3.2.3 SiO_2含量对聚合物电解质膜离子电导率的影响 |
3.2.4 聚合物膜的热分析(DSC-TG) |
3.2.5 聚合物膜的X射线衍射分析(XRD) |
3.3:本章小结 |
参考文献 |
第四章:含硼类锂盐对PVDF-HFP基聚合物电解质电化学性能的影响 |
4.1:实验试剂及样品制备 |
4.1.1 实验试剂 |
4.1.2 样品制备 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 红外表征 |
4.2.2 电解液对聚合物电解质电化学性能的影响 |
4.3:本章小结 |
参考文献 |
第五章:总结与展望 |
5.1:总结 |
5.2:展望 |
致谢 |
硕士期间已完成的论文及申请的专利 |
(10)锂离子电池用耐热隔膜和聚合物电解质的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池概况 |
1.2.1 锂离子电池的发展历程 |
1.2.2 锂离子电池的结构和组成 |
1.2.3 锂离子电池的工作原理 |
1.2.4 锂离子电池的性能 |
1.2.5 锂电池的热安全性能实质 |
1.2.6 锂离子电池热安全性研究方法 |
1.2.7 锂离子电池的发展前景 |
1.3 锂离子电池电解质体系 |
1.3.1 锂离子电池的电解质的基本要求 |
1.3.2 锂离子电池电解质的分类 |
1.4 锂离子电池隔膜和有机电解液体系 |
1.4.1 锂离子电池隔膜概述 |
1.4.2 隔膜的指标评价体系 |
1.4.3 锂离子电池隔膜制备方法 |
1.4.3.1 传统的隔膜制备方法 |
1.4.3.2 聚合物隔膜制备和改性新方法 |
1.4.3.3 锂离子电池隔膜的发展趋势[97,98] |
1.4.4 与隔膜配合的有机电解液体系 |
1.4.4.1 锂盐 |
1.4.4.2 有机溶剂 |
1.5 锂离子电池聚合物电解质 |
1.5.1 聚合物电解质概述 |
1.5.2 聚合物电解质的分类 |
1.5.2.1 全固态聚合物电解质 |
1.5.2.2 凝胶聚合物电解质 |
1.5.2.3 复合聚合物电解质 |
1.5.2.4 聚合物单离子导体 |
1.5.2.5 盐溶聚合物电解质 |
1.6 结束语 |
1.7 本课题研究的目的和意义 |
1.8 本论文的研究思路及内容 |
1.8.1 研究思路和方案 |
1.8.2 研究内容 |
第2章 实验材料及表征方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 材料表征设备及方法 |
2.2.1 扫描电子显微镜 |
2.2.2 X射线衍射仪 |
2.2.3 X射线光电子能谱 |
2.2.4 拉曼光谱 |
2.2.5 红外光谱(FTIR) |
2.2.6 核磁共振谱~1HNMR |
2.2.7 热性能(DSC和TG) |
2.2.8 分子量及分布(GPC) |
2.2.9 力学性能 |
2.3 电化学表征设备及方法 |
2.3.1 电化学工作站 |
2.3.2 循环伏安法 |
2.3.3 电化学交流阻抗谱 |
2.3.4 充放电测试仪 |
2.3.5 离子电导率的测试 |
2.3.6 电化学稳定窗口 |
2.3.7 离子迁移数 |
第3章 三聚氰胺树脂基阻燃耐热隔膜的制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 样品的合成与制备 |
3.2.1.1 极片的制备 |
3.2.2 测试条件和方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 MFR无纺膜的制备及优化 |
3.3.1.1 反应机理探讨 |
3.3.1.2 静电纺丝的各因素分析 |
3.3.1.3 正交试验分析 |
3.3.1.4 正交实验结果 |
3.3.1.5 MFR隔膜的制备 |
3.3.2 MFR隔膜的形貌 |
3.3.3 MFR隔膜物理性质 |
3.3.4 MFR隔膜化学结构 |
3.3.5 MFR隔膜对Mn~(2+)的吸附效应 |
3.3.6 MFR隔膜的耐热性和阻燃性 |
3.3.7 电化学性能 |
3.3.8 电池性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 耐热聚酰亚胺/玻璃纤维复合隔膜的制备与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品的制备 |
4.2.2 测试方法和条件 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 结构与合成 |
4.3.2 表面形貌表征 |
4.3.3 物理机械性能 |
4.3.3.1 力学拉伸性能 |
4.3.3.2 物理性能参数 |
4.3.3.3 热尺寸稳定性 |
4.3.3.4 阻燃性能 |
4.3.3.5 电解液润湿性能 |
4.3.4 电化学性能 |
4.3.4.1 电化学稳定性能和离子导电率 |
4.3.4.2 电池性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 PVA-β-CN基聚合物电解质的制备及其性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 样品制备 |
5.2.1.1 制备玻璃纤维膜 |
5.2.1.2 复合电解质GFMPE的制备 |
5.2.1.3 正极的制备 |
5.2.3 测试方法和条件 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 锂盐的量对聚合物电解质电导率的影响 |
5.3.2 溶剂的量对聚合物电解质电导率的影响 |
5.3.3 形貌表征 |
5.3.4 力学性能 |
5.3.5 结构表征 |
5.3.7 热稳定性 |
5.3.8 电化学性能 |
5.3.9 电池性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 柔性自交联全固态聚合物电解质的制备及性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 样品的制备 |
6.2.2 测试方法和条件 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 端硅基聚醚的结构表征 |
6.3.1.1 红外光谱 |
6.3.1.2 核磁共振氢谱 |
6.3.1.3 GPC分析 |
6.3.1.4 粘度 |
6.3.2 锂盐的筛选 |
6.3.3 LiBOB的量对交联时间的影响 |
6.3.4 温度对交联时间的影响 |
6.3.5 锂盐的量对离子电导率的影响 |
6.3.6 TSPPG基固态电解质CSPE的结构及固化机理分析 |
6.3.7 CSPE /塑性晶体全固态电解质的离子电导率 |
6.3.8 形貌和物理性能 |
6.3.9 热性能表征 |
6.3.10 电化学性能 |
6.3.11 电池性能 |
6.4 本章小结 |
全文结论和创新点 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
四、锂离子电池用聚合物电解质的最新进展II.含液聚合物电解质(论文参考文献)
- [1]聚氨酯基聚合物电解质的应用进展[J]. 侯璞,张九州,寻之玉,霍鹏飞. 材料导报, 2022
- [2]聚合物基镁离子固态电解质的研究进展[J]. 费贵强,孙丽丽,舒珂维,王海花. 精细化工, 2022
- [3]仿贻贝聚合物的制备及其自修复性能和电化学性能研究[D]. 金碧玉. 浙江大学, 2020(05)
- [4]锂硫电池关键材料研究[D]. 黄文龙. 天津大学, 2020(01)
- [5]PVDF-HFP基聚合物电解质的设计及其锂离子电池研究[D]. 易成军. 武汉理工大学, 2020
- [6]锂离子电池用PVDF/TPU/PPC基凝胶聚合物电解质的制备与研究[D]. 刘跃文. 湘潭大学, 2018(02)
- [7]新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究[D]. 周栋. 清华大学, 2017(02)
- [8]非水系锂—氧气电池电解质与隔膜的研究[D]. 吴朝鲁门. 上海交通大学, 2017(03)
- [9]含硼类锂盐聚合物(PVDF-HFP)电解质膜的制备和改性[D]. 邵迎亚. 安徽大学, 2016(09)
- [10]锂离子电池用耐热隔膜和聚合物电解质的制备及性能研究[D]. 王庆富. 青岛科技大学, 2016(08)
标签:电池论文; 电化学论文; 聚合物锂离子电池论文; 薄膜电池论文; 电解液论文;