高性能锂离子电池用PVDF/TPU/PAN凝胶聚合物电解质的制备与研究

发布时间：2022-12-06 18:31

　　随着科技进步和社会发展,越来越多的不可再生资源被消耗,新能源的优越性使其成为当今时代的一大主题。作为新能源之首的锂离子电池因此得到了极大的关注,其主要的优点体现在:能量密度高、绿色环保、能量效率高、使用寿命长、可快速充放电、没有记忆效应以及自身放电小等。聚合物电解质作为锂离子电池的重要组成部分,对其的研究相比于电极的研究要缓慢很多,使其在很大程度上制约了电池的电化学性能。本文的目标是制备出拥有高的导电性和良好机械性能的凝胶聚合物电解质,进而组装成相应的扣式锂离子电池,讨论该凝胶聚合物锂离子电池的充放电和循环性能。研究工作主要从以下几个方面进行:1.用静电纺丝技术制备PVDF/PAN,TPU/PAN和PVDF/TPU/PAN为基体的纤维薄膜。将这三种不同基体的纤维薄膜系统地进行物理性能表征。然后将薄膜放到1.0 M LiPF6–EC/DMC电解液中进行活化,制备得到凝胶聚合物电解质。以PVDF/TPU/PAN为基的凝胶聚合物电解质的离子电导率为4.98×10-3 S cm-1,组装成的扣式锂离子电池的首次放电比容量约为163.4 mAh g-1。2.基于前面的研究,通过对一系列不同浓度的... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 锂离子电池概述
        1.1.1 锂离子电池的发展概况
        1.1.2 锂离子电池的组成
        1.1.3 聚合物锂离子电池工作原理
        1.1.4 锂离子电池的特点
    1.2 聚合物电解质
        1.2.1 聚合物电解质的研究现状
        1.2.2 聚合物电解质的概述
        1.2.3 凝胶聚合物电解质的基体体系
    1.3 静电纺丝的简述
        1.3.1 静电纺丝的研究背景
        1.3.2 静电纺丝法的原理
    1.4 本文的主要研究思想、内容以及创新性
        1.4.1 本文的主要研究思想
        1.4.2 本课题的创新性
        1.4.3 主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验原料和试剂
        2.1.2 仪器设备
    2.2 电纺纤维薄膜的物理性能表征
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 傅里叶红外光谱测试
        2.2.3 DSC测试
        2.2.4 TG测试
        2.2.5 力学测试
        2.2.6 孔隙率测试
        2.2.7 吸液率测试
    2.3 电解质薄膜的电化学测试
        2.3.1 电极制备和电池组装
        2.3.2 交流阻抗测试
        2.3.3 线性扫描测试
        2.3.4 恒流充放电测试
第3章 PVDF/TPU/PAN共混型电纺纤维薄膜的制备与研究
    3.1 引言
    3.2 制备凝胶聚合物电解质
    3.3 电纺纤维薄膜的结构与性能研究
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 TG分析
        3.3.3 傅里叶红外光谱分析
        3.3.4 孔隙率分析
        3.3.5 吸液率分析
        3.3.6 离子电导率分析
        3.3.7 机械性能测试
        3.3.8 充放电测试分析
        3.3.9 循环测试分析
        3.3.10 线性扫描分析
    3.4 本章小结
第4章 不同浓度PVDF/TPU/PAN凝胶聚合物电解质的制备与研究
    4.1 引言
    4.2 不同浓度的凝胶聚合物电解质的制备
    4.3 不同浓度的PVDF/TPU/PAN凝胶聚合物电解质结构与性能研究
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 DSC分析
        4.3.3 孔隙率分析
        4.3.4 吸液率分析
        4.3.5 离子电导率测试
        4.3.6 充放电测试分析
        4.3.7 循环性能测试分析
        4.3.8 机械性能测试
    4.4 本章小结
第5章 不同配比PVDF/TPU/PAN凝胶聚合物电解质的制备与研究
    5.1 引言
    5.2 不同质量配比的凝胶聚合物电解质的制备
    5.3 不同质量配比的凝胶聚合物电解质的结构与性能研究
        5.3.1 SEM分析
        5.3.2 TG分析
        5.3.3 孔隙率分析
        5.3.4 吸液率分析
        5.3.5 离子电导率分析
        5.3.6 机械性能测试
        5.3.7 充放电测试分析
        5.3.8 循环性能测试分析
        5.3.9 线性扫描分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]提高凝胶电解质电导率的最新研究进展[J]. 张有文,李琪,乔庆东.  化工科技. 2011(03)
[2]聚合物电解质中增塑剂的研究进展[J]. 古宁宇,谢媛媛,杨震宇,张荣斌.  化学通报. 2009(12)
[3]聚合物电解质的研究进展[J]. 何元锦,艾娇艳,肖舜通.  塑料科技. 2009(12)
[4]NaF、LiF掺杂钨酸铅晶体的性能研究[J]. 叶崇志,向卫东,廖晶莹.  人工晶体学报. 2008(05)
[5]天然橡胶/丁苯橡胶基隔膜材料的制备与性能[J]. 杨书廷,杨金鑫,尹艳红,岳红云,杨伟光,刘玉霞.  高分子学报. 2007(02)
[6]静电纺丝技术及其应用[J]. 师奇松,于建香,顾克壮,马春宝,刘太奇.  化学世界. 2005(05)
[7]提拉法生长大尺寸钨酸铅晶体[J]. 郭顺,张学锋,黄旭刚,韩东.  宁夏工程技术. 2004(04)
[8]锂离子二次电池电解质的研究动态[J]. 戴纪翠,滕祥国,马培华.  盐湖研究. 2003(02)
[9]高能化学电源简介[J]. 汪群拥 ,尹占兰.  中学化学教学参考. 2003(03)
[10]锂离子电池隔膜的研究与开发[J]. 胡继文,许凯,沈家瑞.  高分子材料科学与工程. 2003(01)

博士论文
[1]聚偏氟乙烯多孔膜结构及其聚合物锂离子电池隔膜的性能[D]. 崔振宇.浙江大学 2008

硕士论文
[1]高性能锂离子电池用TPU/P（VDF-HFP）凝胶聚合物电解质制备与研究[D]. 周玲.湘潭大学 2014
[2]提高锂离子电池安全性能新型材料的合成及应用研究[D]. 于玉建.郑州大学 2013
[3]锂离子电池用凝胶聚合物电解质的研究与开发[D]. 李忠阳.浙江大学 2004



本文编号：3711421