锂离子电池用PAN/TPU/PS凝胶聚合物电解质的制备与研究
发布时间：2021-07-10 01:01
凝胶聚合物锂离子电池是在液体锂离子电池的基础上发展起来的可充电锂离子电池,它不仅具有液态锂离子电池的高电压、高能量密度、长循环寿命等特点,而且改善了液态锂离子电池可能出现的漏液、爆炸等问题,因此得到了众多研究者的关注。为提高凝胶聚合物电解质（GPE）的离子电导率和电解质与电极的兼容性,本论文通过静电纺丝法制备三元聚丙烯腈（PAN）/热塑性聚氨酯（TPU）/聚苯乙烯（PS）基GPE应用于锂离子电池。整个实验工作基于三个方面进行研究:（1）使用静电纺丝制备出PAN/TPU,PAN/PS,TPU/PS和PAN/TPU/PS电纺膜,干燥好后分别放入1 mol/L LiPF6-EC/DMC电解液中,制备所需的GPE。研究发现三元共混PAN/TPU/PS基GPE的离子电导率远优于其它三种,达到3.83×10-3S cm-1;电化学稳定窗口为5.8 V,远比其它三种宽;在0.1C倍率下,电池的首次充放电容量分别为161.70 mAh g-1、161.44 mAh g-1;在1.0C倍率下,表现出150.07 mAh g-1的较高的放电容量;且力学性能好,断裂伸长率高达115.15%,抗拉伸强度9.8...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
改善GPE的性质和性能的各种方法
所研究的整个温度范围内具有良好的机械稳定性。Rajendran 及其同事报道，PMMA 和 PVdF 聚合物的凝胶聚合物共混物被证明是用于增强锂聚合物二次电池性能的有希望的材料[50]。与基于 PEO 的 PE 相比，基于共混物的 PE 表现出更高的离子电导率，且增加了锂/电解质的界面性能。基于共混物的聚合物体系，可以通过改善物理和电性能，来弥补来自其它 PE 的缺点[51]。通过在 PEO-HBP混合物中共混 BaTiO3和 LiN(CF3SO2)2盐，制备复合聚合物电解质。当加入 30％的 HBP 时，获得更高的离子电导率[52]。XRD 研究证实，共混聚合物体系较高的导电性是由于其较低的结晶度，其中聚合物之间的相互作用最大化。溶剂浇铸技术用于制备由线性 PEO、超支化聚合物(具有末端乙酰基的聚[双(三甘醇)苯甲酸酯])和 LiN(CF3SO2)2盐组成的共混物聚合物[53]。Ramesh 和 Liew 还报道了在基于PMMA-PVC 的 PE 与 LiTFSI 混合后，增加了离子电导率[54]。锂盐的共混是降低各种聚合物基质结晶度的常规方法。该方法证明了在促进聚合物基质的无定形部分中的积极影响。图 1.2 显示了聚合物共混物的制备模型图。湘潭大学硕士毕业论文
图 1.3 (A)聚合物共聚物的制备模型图；(B)共聚物 P(VdF-HFP)的制备图1.3.4 交联聚合物SPE 在低温下的高离子电导率与聚合物基质的无定形性质相关。交联 PE 在环境温度下，显示出良好的离子导电性，并表现出完全无定形的特征[59]。相反，交联聚合物通常表现出脆性、低弹性和低加工性。Kuratomi 和合作者研发出环氧乙烷和环氧丙烷与 LiBF4或 LiN(CF3SO2)2盐的交联共聚物[60]。结果表明，在锂电池中，LiN(CF3SO2)2与 LiBF4相比，表现出更好的循环性。所使用的锂盐的浓度和类型在对电池性能方面是很重要的。已经进行了高分子量聚氧乙烯的交联的研究，并且新的 PE 显示出相当可观的离子导电性和良好的机械强度。另一种新的化学交联 P(EO/PO)/LiN(CF3SO2)2的 CPE 已被报道。Lee 及其同事也报道了通过
本文编号：3274859
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
改善GPE的性质和性能的各种方法
所研究的整个温度范围内具有良好的机械稳定性。Rajendran 及其同事报道，PMMA 和 PVdF 聚合物的凝胶聚合物共混物被证明是用于增强锂聚合物二次电池性能的有希望的材料[50]。与基于 PEO 的 PE 相比，基于共混物的 PE 表现出更高的离子电导率，且增加了锂/电解质的界面性能。基于共混物的聚合物体系，可以通过改善物理和电性能，来弥补来自其它 PE 的缺点[51]。通过在 PEO-HBP混合物中共混 BaTiO3和 LiN(CF3SO2)2盐，制备复合聚合物电解质。当加入 30％的 HBP 时，获得更高的离子电导率[52]。XRD 研究证实，共混聚合物体系较高的导电性是由于其较低的结晶度，其中聚合物之间的相互作用最大化。溶剂浇铸技术用于制备由线性 PEO、超支化聚合物(具有末端乙酰基的聚[双(三甘醇)苯甲酸酯])和 LiN(CF3SO2)2盐组成的共混物聚合物[53]。Ramesh 和 Liew 还报道了在基于PMMA-PVC 的 PE 与 LiTFSI 混合后，增加了离子电导率[54]。锂盐的共混是降低各种聚合物基质结晶度的常规方法。该方法证明了在促进聚合物基质的无定形部分中的积极影响。图 1.2 显示了聚合物共混物的制备模型图。湘潭大学硕士毕业论文
图 1.3 (A)聚合物共聚物的制备模型图；(B)共聚物 P(VdF-HFP)的制备图1.3.4 交联聚合物SPE 在低温下的高离子电导率与聚合物基质的无定形性质相关。交联 PE 在环境温度下，显示出良好的离子导电性，并表现出完全无定形的特征[59]。相反，交联聚合物通常表现出脆性、低弹性和低加工性。Kuratomi 和合作者研发出环氧乙烷和环氧丙烷与 LiBF4或 LiN(CF3SO2)2盐的交联共聚物[60]。结果表明，在锂电池中，LiN(CF3SO2)2与 LiBF4相比，表现出更好的循环性。所使用的锂盐的浓度和类型在对电池性能方面是很重要的。已经进行了高分子量聚氧乙烯的交联的研究，并且新的 PE 显示出相当可观的离子导电性和良好的机械强度。另一种新的化学交联 P(EO/PO)/LiN(CF3SO2)2的 CPE 已被报道。Lee 及其同事也报道了通过
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