咪唑型离子液体用于锂空气电池电解液的性能研究
发布时间：2020-03-26 22:42
【摘要】：随着当今世界的不断前进,各种新型资源不断涌现。具有原料消耗少却能产生巨大能量的电池能源受到众人关注。本文主要研究离子液体的反应机理及其在锂空气电池中的应用,期望在根本上寻找一种离子液体以提高锂空气电池氧化还原反应速率的电解液。从离子电导率、扫描电镜、红外光谱、功率及能量等特性对不同电解液电池性能进行分析,结果发现:使用复合电解液碳酸酯类EC/DEC、[MOEMIM][PF_6]-EC/DEC、[EOEMIM][PF_6]-EC/DEC电解液,进行测试分析。结果显示[MOEMIm][PF_6]物质的量浓度为0.8 mol L~(-1)和[EOEMIm][PF_6]物质的量浓度为0.4 mol L~(-1)时电解液性能较好。使用复合电解液分别为Ⅳ号LITFSI-DMSO、Ⅴ号[MOEMIm][PF_6]-LITFSI的DMSO、Ⅵ号[EOEMIm][PF_6]-LITFSI-DMSO电解液。三种电解液组装的锂空电池在不同电流密度下首次放电容量结果显示:Ⅴ号电解液和Ⅵ号电解液首次放电比容量均优于Ⅳ号电解液,说明离子液体对二甲基甲砜溶液中锂离子的传导有较好的促进作用。当电流密度小于等于0.13 mA cm~(-2)且大于0.025mA cm~(-2)时,Ⅴ号电解液首次放电比容量均优于Ⅵ号电解液,最大比容量为4631.4 mAh g~(-1),说明Ⅴ号电解液甲基短链型咪唑离子液体与二甲基亚砜溶液协同作用,显著提高了锂空气电池的比容量,表现出较好的电化学性能。
【图文】：
便捷属性的电池[4,5]。由于锂空气电池具有超越锂离子电池 5-6 倍的到广泛关注[6]。在科技日新月异的今天，各行各业更新与发展速度学技术成果提出了更高的要求，使从事在研究领域的人才学者对新的空间[7]。池被认为是未来最有发展前景的储能技术之一。虽然锂空气电池具应用之前仍然存在许多挑战[8]。以锂空气电池体系为例，不溶性过过程中电极表面钝化和阴极孔隙堵塞，造成较低的往返能量效率和氧化还原反应（ORR/OER）增加了反应过程中过电位，导致电池具传导速率[9]。适用于传统锂离子电池电解液中有机溶液碳酸盐不能它们易分解的特点将导致放电性能急剧下降[10]。锂空气电池电解液具有不同的特点，其中使锂空气电池具备更高的循环以及更长的放电时间是近年来锂空气电池研究问题的焦点[11]。锂空气电池电解液对电池性能的影响，探究实验过程并对实验结果性电解液非质子型锂空气电池反应机理，如下图 1-1 所示[12]。
果不选择一种良好的电解液溶剂，该离子键很难被还原和分解，并且该产压高达 4.2 V。如果在放电期间产生副产品（如 Li2CO3），则充电电压可高需要一种新型电解液来加速 ORR 和 OER 反应，以减小充放电之间的电压压），即提高离子往返效率（放电与充电电压之比）[14]。气电池工作原理气电池负极活性材料为导电良好且分子量最低的金属锂，正极电极材料为层，阴极反应物为氧气。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，以很轻的多孔碳为主，且氧气可以从空气环境中获取作为原料而不是储存电过程：负极的锂原子失去电子后成为含有一个正电荷的锂离子，锂离子正极与氧气以及外电路转移过来的电子结合生成氧化锂（Li2O）或过氧化，并沉积在正极活性物质空隙中[16]。液种类主要可分成水系电解液、非水有机系电解液、凝胶电解液和固体电同电解液体系锂空气电池组成及工作过程，，如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM911.41;O646.1
本文编号：2602061
【图文】：
便捷属性的电池[4,5]。由于锂空气电池具有超越锂离子电池 5-6 倍的到广泛关注[6]。在科技日新月异的今天，各行各业更新与发展速度学技术成果提出了更高的要求，使从事在研究领域的人才学者对新的空间[7]。池被认为是未来最有发展前景的储能技术之一。虽然锂空气电池具应用之前仍然存在许多挑战[8]。以锂空气电池体系为例，不溶性过过程中电极表面钝化和阴极孔隙堵塞，造成较低的往返能量效率和氧化还原反应（ORR/OER）增加了反应过程中过电位，导致电池具传导速率[9]。适用于传统锂离子电池电解液中有机溶液碳酸盐不能它们易分解的特点将导致放电性能急剧下降[10]。锂空气电池电解液具有不同的特点，其中使锂空气电池具备更高的循环以及更长的放电时间是近年来锂空气电池研究问题的焦点[11]。锂空气电池电解液对电池性能的影响，探究实验过程并对实验结果性电解液非质子型锂空气电池反应机理，如下图 1-1 所示[12]。
果不选择一种良好的电解液溶剂，该离子键很难被还原和分解，并且该产压高达 4.2 V。如果在放电期间产生副产品（如 Li2CO3），则充电电压可高需要一种新型电解液来加速 ORR 和 OER 反应，以减小充放电之间的电压压），即提高离子往返效率（放电与充电电压之比）[14]。气电池工作原理气电池负极活性材料为导电良好且分子量最低的金属锂，正极电极材料为层，阴极反应物为氧气。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，以很轻的多孔碳为主，且氧气可以从空气环境中获取作为原料而不是储存电过程：负极的锂原子失去电子后成为含有一个正电荷的锂离子，锂离子正极与氧气以及外电路转移过来的电子结合生成氧化锂（Li2O）或过氧化，并沉积在正极活性物质空隙中[16]。液种类主要可分成水系电解液、非水有机系电解液、凝胶电解液和固体电同电解液体系锂空气电池组成及工作过程，，如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM911.41;O646.1
【参考文献】
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1 蔡克迪;赵雪;仝钰进;肖尧;高勇;王诚;;锂氧电池关键技术研究[J];化学进展;2015年12期
2 王蓁;黄玉代;;锂离子电池电解质LiPF_6及LiBF_4的性能对比研究[J];新疆有色金属;2009年06期
本文编号：2602061
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