聚芘类导电粘结剂的制备及其在锂离子电池硅负极中的应用研究

发布时间：2021-05-24 13:37

　　具有高理论比容量的硅（Si）负极材料有实现高能量密度的锂离子电池的潜力。但是Si在充放电过程的巨大体积变化,会破坏相互作用较弱的Si和导电剂之间的接触,进而降低Si负极的循环和倍率性能。近年来,研究者采用导电粘结剂来代替传统的粘结剂和导电剂,这既能提高负极结构和导电网络的稳定性,又能提高负极中Si的含量以提高电池的能量密度。在导电粘结剂中,聚芘类导电粘结剂由于制备和改性容易,有大规模生产的潜力。但是,刚性大的聚甲基丙烯酸芘甲酯（PPy）的导电网络在充放电过程中易因应力集中而被破坏。因此本文从提高柔顺性和赋予自修复能力两个角度来改善PPy的性能。本文的主要内容如下:1、从提高PPy的柔顺性角度,制备了一种聚丁二烯（PB）改性的聚芘类多嵌段导电粘结剂（PPy-b-PB）,这是目前为止Si负极粘结剂研究领域中首个具有多嵌段结构的导电粘结剂。与PPy相比,柔顺性、可逆变形能力和分子量更高的多嵌段结构的PPy-b-PB有利于减小负极阻抗,提高负极的力学稳定性、锂离子扩散速率和导电网络的重建能力,进而提高负极的循环和倍率性能。Si与导电粘结剂质量比为2:1,Si负载为0.24 mg·cm^... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 锂离子电池硅负极粘结剂概述
    1.2 硅负极粘结剂的分类
        1.2.1 按溶解性进行分类
        1.2.2 按来源进行分类
        1.2.3 按结构进行分类
        1.2.4 按导电性进行分类
    1.3 n型导电粘结剂的研究进展
        1.3.1 n型主链导电粘结剂的研究进展
        1.3.2 n型侧链导电粘结剂的研究进展
    1.4 本工作的目的与内容
第二章 聚丁二烯改性的聚芘类多嵌段导电粘结剂
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 Si负极的制备和扣式锂离子电池的组装
        2.2.4 非电化学性能表征
        2.2.5 电化学性能表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 PPy-b-PB的设计
        2.3.2 PPy-b-PB的制备和表征
        2.3.3 电化学性能对比
        2.3.4 PPy-b-PB的优势分析
        2.3.5 PPy-b-PB/Si负极在更高负载或倍率下的循环性能
    2.4 本章小结
第三章 脲基嘧啶酮改性的聚芘类自修复型导电粘结剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备
        3.2.3 PPU的制备
        3.2.4 Si负极的制备和扣式锂离子电池的组装
        3.2.5 非电化学性能表征
        3.2.6 电化学性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PPU的设计
        3.3.2 PPU的制备和表征
        3.3.3 电化学性能对比
        3.3.4 PPU的优势分析
        3.3.5 PPU/Si负极在更高负载和倍率下的循环性能
    3.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3204277