PEO基/PCL基嵌段共聚物与复合固态电解质的制备及在锂电池中的应用

发布时间：2020-12-30 11:24

　　自第一块商用锂离子电池问世以来,高性能的锂离子电池已经在小型电子设备以及电动车上得到了广泛应用,为传统能源向新能源转型、实现可持续发展做出了巨大贡献。电解液作为电池中锂离子输运的中间环节,对于电池所能发挥出的性能起到至关重要的作用。目前,电解液主要由溶有锂盐的有机溶剂组成。然而有机溶剂易燃、易挥发的特性使得锂离子电池在使用过程中安全问题频频发生,致使人们对其未来的发展提出了质疑。此外,随着社会的发展与进步,生活当中对于可持续、高能量供给的储能设备的需求日益增加,因此,对于锂离子电池能量密度要求在不断提高。锂金属具有极高的理论比容量(3860 mA h g^-1),极低的电势（相对标准氢电极为-3.04 V）和质量轻等特点,一直以来都被期望用来作为负极材料,提升电池的能量密度。但是其在液态电解液中使用时却会在循环过程中产生大量的锂枝晶,引发安全问题,因此锂金属负极与液态电解液无法适配。而固态电解质的应用,使得解决电池安全问题兼顾适配金属锂负极提高电池能量密度成为了可能。自可将具有溶解锂盐能力的聚合物作为电解质后,固态聚合物电解质便作为固态电解质中的一个分支,得到了广泛... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池发展简介
        1.2.2 锂（离子）电池工作原理
    1.3 锂（离子）电池电解质
        1.3.1 锂离子电池有机液态电解液
        1.3.2 锂电池固态电解质
    1.4 本论文的选题依据与主要研究内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 材料表征
        2.3.1 核磁共振氢谱
        2.3.2 傅立叶变换红外光谱
        2.3.3 凝胶渗透色谱
        2.3.4 X射线衍射
        2.3.5 差示扫描量热法
        2.3.6 热重分析
        2.3.7 扫描电子显微镜
        2.3.8 X射线光电子能谱
    2.4 电化学表征
        2.4.1 离子电导率测试
        2.4.2 锂离子迁移数测试
        2.4.3 电化学稳定性测试
        2.4.4 对Li负极界面稳定性测试
        2.4.5 电池性能测试
第三章 三嵌段共聚物全固态电解质PS-PEG-PS的制备及研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 三嵌段共聚物的合成及电解质的制备
        3.2.2 结构表征
        3.2.3 电化学表征
        3.2.4 界面稳定性及电池性能表征
        3.2.5 理论计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 三嵌段共聚物的结构及物化性能表征
        3.3.2 电化学分析
        3.3.3 固态电解质与金属锂负极界面性能研究
        3.3.4 电池性能研究
        3.3.5 电化学性能对比与讨论
        3.3.6 聚合物HOMO-LUMO能级理论计算
    3.4 本章小结
第四章 无锂枝晶生长的新型PCL-PPC-PCL共聚物固态电解质的制备及研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 PCL-PPC-PCL三嵌段共聚物的合成
        4.2.2 固态聚合物电解质的制备
        4.2.3 结构表征
        4.2.4 电化学表征
        4.2.5 电极表征
        4.2.6 理论计算
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 三嵌段共聚物的结构及物化性能表征
        4.3.2 电化学性能表征
        4.3.3 电解质与金属锂负极界面稳定性分析
        4.3.4 电池性能表征
        4.3.5 电池中的界面分析
    4.4 本章小结
第五章 “polymer-in-ceramic”型聚己内酯/陶瓷复合电解质的制备及研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 电解质的制备
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 电化学测试
        5.2.4 电极表征
        5.2.5 电池性能表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 物化性能表征
        5.3.2 电化学性能表征
        5.3.3 电解质与金属锂负极界面稳定性研究
        5.3.4 电池性能表征
    5.4 本章小结
第六章 论文总结与工作展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间公开发表论文及著作情况
在学期间申请发明专利情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]能源革命与新能源智能汽车[J]. 欧阳明高.  中国工业和信息化. 2019(11)
[2]固态锂电池界面问题的研究进展[J]. 毕志杰,赵宁,石川,郭向欣.  电源技术. 2019(04)
[3]锂电池失效分析与研究进展[J]. 王其钰,王朔,周格,张杰男,郑杰允,禹习谦,李泓.  物理学报. 2018(12)
[4]我国电能存储技术研发现状和未来展望[J]. 李泓.  高科技与产业化. 2018(04)
[5]全固态锂电池:梦想照进现实[J]. 李泓.  储能科学与技术. 2018(02)
[6]双(三氟甲基磺酰)亚胺钠基聚合物电解质在固态钠电池中的性能[J]. 马强,胡勇胜,李泓,陈立泉,黄学杰,周志彬.  物理化学学报. 2018(02)
[7]锂枝晶的原位观测及生长机制研究进展[J]. 沈馨,张睿,程新兵,管超,黄佳琦,张强.  储能科学与技术. 2017(03)
[8]新型PEO/LPOS复合聚合物电解质的制备与性能研究[J]. 赵嫣然,陈少杰,陶益成,陈晓添,姚霞银,许晓雄.  储能科学与技术. 2016(05)
[9]四十年固态锂电池——回顾与展望[J]. 陈立泉.  储能科学与技术. 2016(05)
[10]纳米锂镧锆钽氧粉体复合聚氧化乙烯制备的固态电解质电化学性能的研究[J]. 赵宁,李忆秋,张静娴,狄增峰,郭向欣.  储能科学与技术. 2016(05)



本文编号：2947560