影响锂—聚苯胺二次电池性能因素的研究

发布时间：2017-12-14 13:06

  本文关键词：影响锂—聚苯胺二次电池性能因素的研究

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【摘要】：聚苯胺(PANi)是一种新型的导电聚合物,具有非常多优点,如:原料来源广泛、合成工艺简单、成本低、环境稳定性好、电化学性能优异等,最近几年聚苯胺在锂二次电池正极材料方面的应用与研究越来越热。本文将聚苯胺/碳用作锂二次电池的正极材料,主要针对聚苯胺的合成反应、聚苯胺的还原反应、小分子聚苯胺的去除、电池电解液、电池组装工艺、电池充放电制度等因素进行研究,并通过阻抗谱测试(EIS)和充放电测试来评估锂-聚苯胺二次电池的性能。通过吸附双氧化剂法来制备PANi/C复合材料,在一定的客观条件下将反应温度控制得越低,以PANi/C为正极材料的电池性能越好。以水合肼为还原剂,在35℃下反应12个小时,氧化态聚苯胺能比较彻底地转化为还原态的聚苯胺,通过XPS测试出聚苯胺的还原度为93.8%。通过红外光谱测试发现与本征氧化态聚苯胺相比,还原态聚苯胺醌式结构单元上C=C和C=N振动的衍射峰明显减弱。通过XRD测试发现还原态聚苯胺比氧化态聚苯胺的结晶度更高。从高倍SEM图像上可以比较看出,还原态聚苯胺比氧化态聚苯胺有更多的微观线状和孔状结构。通过研究电解液对锂-聚苯胺二次电池性能的影响,发现当锂离子浓度为1.55 mol/L时,电池的初始比容量较高,当电池电解液中添加2%的碳酸亚乙烯酯(VC)时,电池的循环性能最好。在多种隔膜组合中,当使用2层玻璃纤维隔膜(AGM)时,电池的容量最高,当使用一层玻璃纤维隔膜(AGM)和一层聚丙烯隔膜(PP)复配时,电池的循环性能最好。针对锂-聚苯胺扣式电池来说,正极集流体是直径14 mm宽的不锈钢网,当正极聚苯胺质量为12.5 mg时,电池的比容量较高且循环性能较好。正极片涂覆方式与压片方式相比,电池有更高的容量,但是循环性能比较差。不同的充放电制度对锂-聚苯胺电池性能的影响较大,充电截止电压越高,电池容量越高,循环性能越差(当电压超过3.9 V时),充放电倍率越大,电池的容量越小,但容量衰减速度变化不大,即倍率对电池的循环性能影响不大。最后,通过对锂二次电池的市场情况以及聚苯胺电池的优势进行分析,得出结论:锂-聚苯胺二次电池有广阔的发展空间和不可估量的市场前景。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
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本文编号：1287993