高载量电极材料的制备及体型全固态锂电池性能研究

发布时间：2023-06-15 20:57

　　体型全固态锂电池不仅具有安全性能高,电压窗口宽,能在极端环境(高温、高压等)下使用等优点,同时由于搭载高载量的电极活性材料,有利于实现高能量密度的全固态锂电池,使其拥有广阔的应用前景。近年来,随着对固体电解质的研究不断深入,固体电解质的离子电导率稳步提升,而全固态锂电池中界面问题尤其是高载量电极材料内部颗粒间的界面接触问题,成为影响体型全固态锂电池性能的关键因素。目前对于全固态锂电池电极层与电解质层之间界面问题研究较多,并取得了较好的成果,但是对于高载量电极材料内部颗粒间的界面改善及机理的研究则较少。针对上述问题,本文采用低成本、可大规模生产的工艺——冷压烧结法,首次系统地制备高载量含铝复合电极(载量最高可达175 mg·cm-2)。通过高温热处理过程中融化的铝在颗粒间孔隙的浸润填充,改善电极材料内部颗粒间的接触,提升体型全固态锂电池的电化学性能。主要研究内容如下。首先,采用溶液浇铸法制备(PEO)12-LiClO4固态聚合物电解质膜。PEO聚合物电解质膜成膜性好,制备方法简单,具有一定柔性,能与电极表面紧密接触。(PEO)12-LiClO4在 30 和 60℃下的离子电导率分别为 3...

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 概述
    1.2 全固态锂电池的研究进展
        1.2.1 全固态锂电池电解质的研究进展
        1.2.2 全固态锂电池界面问题的研究进展
    1.3 体型全固态锂电池
        1.3.1 体型全固态锂电池面临的挑战
        1.3.2 体型全固态电池的研究现状
    1.4 本文的研究目的与内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 实验药品及表征
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 X-射线衍射(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 硬度测试
        2.2.4 四探针测试
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 交流阻抗测试(EIS)
        2.3.2 线性扫描伏安法(LSV)
        2.3.3 充放电测试
第3章 PEO基聚合物电解质的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 PEO及PEO-LLZO复合聚合物电解质(CPE)的制备
        3.2.2 电化学性能测试
        3.2.3 锂离子电池及固态锂电池LTO/PEO/Li的封装
    3.3 实验结果及分析
        3.3.1 PEO聚合物电解质
        3.3.2 PEO-LLZO复合聚合物电解质(CPE)
    3.4 本章小结
第4章 高载量负极的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 LTO-Al负极的制备
        4.2.2 全固态锂电池的装配
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 温度对LTO-Al负极的影响
        4.3.2 Al含量对LTO-Al负极的影响
        4.3.3 热处理时间对LTO-Al负极的影响
        4.3.4 极片载量对LTO-A1负极的影响
        4.3.5 LTO-Al/PEO/Li全固态锂电池的性能
    4.4 本章小结
第5章 高载量正极的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 高载量正极片的制备
        5.2.2 复合正极片/PEO/Li全固态电池的装配
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 高载量LFP-A1复合正极的研究
        5.3.2 高载量NCM523-Al复合正极的研究
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3833657