离子液体基高安全锂/锂离子电池电解质设计及性能研究
发布时间：2022-11-01 21:33
人类社会的发展伴随着单位个体对能源消耗增多,开发高能量密度二次电池是解决当前能源环境问题,尤其是解决中国当前“大城市”问题的一个重要方案。锂/锂离子电池分别是即将商业化和已经商业化的最有前途的二次电池。当前,安全问题是制约其进一步发展的瓶颈之一,尤其是在电动交通领域。导致当前电动汽车领域安全问题频出的一个重要原因是普遍采用具有可燃性的碳酸酯类有机电解液。因此,开发高安全型锂/锂离子电池电解质具有重要意义。近年来,具有无闪点、难挥发、电化学稳定等优异性质的离子液体基电解液逐渐引起了人们的注意。本论文以离子液体新型电解液溶剂体系作为研究对象,设计了具有电化学稳定性高、电化学窗口宽的吡咯烷和哌啶两款离子液体,并以该离子液体为溶剂、添加剂或增塑剂开发了多款电解质,研究了其在锂/锂离子电池中的性能。本研究主要包括以下几个方面:1.通过将氧原子引入吡咯烷阳离子侧链,得到醚基功能化离子液体1-甲基-1-乙基乙醚双氟甲烷磺酰亚胺盐(PYR1（2o2）TFSI),并配制电解液PYR1（2o2）TFSI-LiTFSI,该电解液具有较低的粘度和良好的离子传输能力。...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究目的和意义
1.2 锂电池及锂离子电池概述
1.2.1 锂电池及锂离子电池的结构和工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.3 锂离子电池电解液概述
1.3.1 锂离子电池电解液成分
1.3.2 锂离子电池安全性电解液
1.4 离子液体电解液
1.4.1 离子液体概述
1.4.2 常见离子液体电解液研究进展
1.5 课题研究目的和主要内容
第二章 实验材料和实验方法
2.1 实验材料和实验仪器
2.2 电解质、电极的制备及电池装配
2.2.1 电解质的制备
2.2.2 电极的制备和电池装配
2.3 实验方法
2.3.1 物理性质测试和表征
2.3.2 电化学测试
第三章 高安全、宽温带离子液体电解质的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 离子液体电解液和电极的制备及电池组装
3.2.1 含醚基的离子液体PYR1_((2o2))TFSI的制备
3.2.2 离子液体电解液的制备
3.3 电极的制备与电池组装
3.4 离子液体物理性质表征
3.4.1 核磁共振谱
3.4.2 红外光谱
3.4.3 热分析
3.4.4 粘度和电导率
3.4.5 锂离子迁移数
3.5 电解液在Li/LiFePO_4电池中的电化学行为
本章小结
第四章 离子液体有机溶剂共混型电解液的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 γ-BL的添加对离子液体电解质性能的影响
4.2.1 LiTFSI-PYR1_((2o2))TFSI/γ-BL共混型电解液的制备
4.2.2 电极的制备与电池组装
4.2.3 共混型离子液体电解液物化性质表征
4.2.4 电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
4.2.5 电解质安全性能分析
4.3 DMC的添加对离子液体电解质性能的影响
4.3.1 含DMC的离子液体基电解液的制备
4.3.2 电极的制备与电池组装
4.3.3 共混型离子液体电解液物理性质表征
4.3.4 电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
4.3.5 电解质安全性能分析
本章小结
第五章 离子液体凝胶电解质的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 PIL/PYR1_((2o2))TFSI凝胶电解质的制备
5.2.1 离子液体聚合物的制备
5.2.2 凝胶电解质的制备
5.3 电极的制备与电池组装
5.4 凝胶电解质的物化性质表征
5.4.1 热分析
5.4.2 红外光谱
5.4.3 离子电导率
5.4.4 锂离子迁移数
5.4.5 线性扫描伏安曲线
5.5 凝胶电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
本章小结
第六章 离子液体作为添加剂对抑制锂枝晶的作用研究
6.1 引言
6.2 电解液的制备
6.3 电极的制备与电池组装
6.4 电解液物化性质表征
6.4.1 接触角
6.4.2 电化学交流阻抗
6.5 电解液在Li/Cu电池中的电化学行为分析
本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于锂盐的新型锂电池电解质研究进展[J]. 马国强,蒋志敏,陈慧闯,王莉,董经博,张建君,徐卫国,何向明. 无机材料学报. 2018(07)
[2]锂离子二次电池电解液研究进展[J]. 李连成,叶学海,李星玥. 无机盐工业. 2014(09)
本文编号：3700136
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究目的和意义
1.2 锂电池及锂离子电池概述
1.2.1 锂电池及锂离子电池的结构和工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.3 锂离子电池电解液概述
1.3.1 锂离子电池电解液成分
1.3.2 锂离子电池安全性电解液
1.4 离子液体电解液
1.4.1 离子液体概述
1.4.2 常见离子液体电解液研究进展
1.5 课题研究目的和主要内容
第二章 实验材料和实验方法
2.1 实验材料和实验仪器
2.2 电解质、电极的制备及电池装配
2.2.1 电解质的制备
2.2.2 电极的制备和电池装配
2.3 实验方法
2.3.1 物理性质测试和表征
2.3.2 电化学测试
第三章 高安全、宽温带离子液体电解质的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 离子液体电解液和电极的制备及电池组装
3.2.1 含醚基的离子液体PYR1_((2o2))TFSI的制备
3.2.2 离子液体电解液的制备
3.3 电极的制备与电池组装
3.4 离子液体物理性质表征
3.4.1 核磁共振谱
3.4.2 红外光谱
3.4.3 热分析
3.4.4 粘度和电导率
3.4.5 锂离子迁移数
3.5 电解液在Li/LiFePO_4电池中的电化学行为
本章小结
第四章 离子液体有机溶剂共混型电解液的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 γ-BL的添加对离子液体电解质性能的影响
4.2.1 LiTFSI-PYR1_((2o2))TFSI/γ-BL共混型电解液的制备
4.2.2 电极的制备与电池组装
4.2.3 共混型离子液体电解液物化性质表征
4.2.4 电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
4.2.5 电解质安全性能分析
4.3 DMC的添加对离子液体电解质性能的影响
4.3.1 含DMC的离子液体基电解液的制备
4.3.2 电极的制备与电池组装
4.3.3 共混型离子液体电解液物理性质表征
4.3.4 电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
4.3.5 电解质安全性能分析
本章小结
第五章 离子液体凝胶电解质的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 PIL/PYR1_((2o2))TFSI凝胶电解质的制备
5.2.1 离子液体聚合物的制备
5.2.2 凝胶电解质的制备
5.3 电极的制备与电池组装
5.4 凝胶电解质的物化性质表征
5.4.1 热分析
5.4.2 红外光谱
5.4.3 离子电导率
5.4.4 锂离子迁移数
5.4.5 线性扫描伏安曲线
5.5 凝胶电解质在Li/LiFePO_4电池中的电化学性能
本章小结
第六章 离子液体作为添加剂对抑制锂枝晶的作用研究
6.1 引言
6.2 电解液的制备
6.3 电极的制备与电池组装
6.4 电解液物化性质表征
6.4.1 接触角
6.4.2 电化学交流阻抗
6.5 电解液在Li/Cu电池中的电化学行为分析
本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于锂盐的新型锂电池电解质研究进展[J]. 马国强,蒋志敏,陈慧闯,王莉,董经博,张建君,徐卫国,何向明. 无机材料学报. 2018(07)
[2]锂离子二次电池电解液研究进展[J]. 李连成,叶学海,李星玥. 无机盐工业. 2014(09)
本文编号：3700136
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