纳米氮化硼/离子液体交联复合聚合物电解质

发布时间：2023-08-15 18:22

　　限制高能量密度锂金属电池(LMB)发展的关键问题在于不可控的锂枝晶生长,而安全性高的聚合物电解质(PE)可替代液态电解液抑制锂枝晶的生长。交联聚合物电解质(CPE)和复合聚合物电解质是两种最有前景抑制锂枝晶生长的PE。但交联聚合物电解质(CPE)的高离子电导率与高模量不可兼得,复合聚合物电解质的复合填料存在团聚效应,此二者严重阻碍了安全的锂金属电池(LMB)的发展。在此,提出一种同时兼容离子液体(IL)的聚合物网络结构和均匀分散的氮化硼纳米片(BNNS)的新型交联复合聚合物电解质(CCPE)。该CCPE由可紫外光固化的乙烯基离子液体/乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)(作为交联基质)、均匀分散的二维(2D)BNNS(作为纳米填料)和IL型电解质(作为离子源)组成。通过在磷酸铁锂电极上进行快速、无溶剂的原位紫外光交联固化CCPE前驱体溶液,可制备CCPE|正极复合体,简化组装LMB的程序和增强CCPE与电极之间界面接触/粘附性。此CCPE关键在于,通过在PE中同时引入交联网络结构和2D BNNS,即有利于构建锂离子的快速传输通道,又有利于搭建兼容IL和增强界面的稳定骨架。具体内容如下:(...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池概述
        1.2.2 锂离子电池组成结构
    1.3 锂金属电池
        1.3.1 锂金属电池简介
        1.3.2 锂金属电池中的锂枝晶
        1.3.3 抑制锂枝晶生长的方法
    1.4 聚合物电解质
        1.4.1 固态聚合物电解质
        1.4.2 凝胶聚合物电解质
    1.5 氮化硼
        1.5.1 六方相氮化硼(h-BN)
        1.5.2 氮化硼纳米片(BNNS)
        1.5.3 氮化硼纳米片的制备方法
        1.5.4 氮化硼纳米片在聚合物电解质中的应用
    1.6 课题研究意义与研究内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 研究创新点
        1.6.4 研究结果意义
2 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 实验部分
        2.3.1 1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐的制备
        2.3.2 离子液体功能化氮化硼纳米片的制备
        2.3.3 交联复合聚合物电解质的制备
    2.4 物理性能测试与表征
        2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.3 热重分析仪(TGA)
        2.4.4 光-差示扫描量热法(Photo-DSC)
        2.4.5 傅里叶变换红外光谱
        2.4.6 旋转流变仪
    2.5 电化学性能测试
        2.5.1 离子电导率
        2.5.2 锂离子迁移数
        2.5.3 线性扫描伏安(LSV)
        2.5.4 循环伏安扫描(CV)
    2.6 电池性能测试
3 实验结果与讨论
    3.1 交联复合聚合物电解质结构形态的表征
        3.1.1 离子液体功能化氮化硼纳米片
        3.1.2 填料对交联复合聚合物电解质光固化的影响
        3.1.3 填料在交联复合聚合物电解质的分散性
    3.2 交联复合聚合物电解质的电化学性能
        3.2.1 BN/IL或 BNNS/IL的特征粘度和离子电导率
        3.2.2 离子电导率
        3.2.3 电化学窗口
        3.2.4 锂离子迁移数
        3.2.5 BN和 BNNS与锂金属界面稳定性
    3.3 交联复合聚合物电解质组装的电池的电化学性能
        3.3.1 充放电测试
        3.3.2 锂电化学沉积/剥离
        3.3.3 电极的表面形态
4 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的文章和专利



本文编号：3842034