全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究

发布时间：2024-04-16 05:25

　　传统的锂离子电池由于使用易挥发、易燃烧、易泄露的有机液态电解质,存在较大的安全隐患。使用固态聚合物电解质制备的全固态锂离子电池,能够避免液体电解质带来的安全问题,此外还具有能量密度高、加工成型简单等优点,成为当前锂电池研究领域的热点。围绕设计和开发新型固态聚合物电解质和全固态锂离子电池这一主题,本论文从聚氨酯的分子结构出发,通过设计不同的软硬段组成,制备了系列聚氨酯基固态聚合物电解质,并以聚氨酯为骨架,制备了聚氨酯基柔性正极膜和柔性全固态锂电池,为固态聚合物电解质和全固态锂离子电池的开发提供了新的思路。论文第一章介绍了锂离子电池的主要类型和固态聚合物电解质的离子导电机理,综述了固态聚合物电解质的基体和全固态锂电池的结构设计等方面的最新研究进展,提出了本论文的研究内容。论文第二章列出了本论文实验过程中使用的主要原料和仪器设备,介绍了实验过程中的测试方法。论文第三章以异氟尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、1,4-丁二醇和非离子聚醚二元醇为原料,合成了一种具有梳状结构的水性聚氨酯(NWPU),将NWPU与高氯酸锂(LiClO4)复合,制备了系列NWPU基固态聚合物电解质,研究了锂盐浓度对电解质性能的...

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１当前锂离子动力电池的性能水平和发展目标［６］??

人机、机器人、航天航空和新能源汽车等领域［４，５］。为满足各种用电器件对储能??设备的更高要求，当前的锂离子电池研宄主要朝着高能量密度、高倍率性能、长??循环寿命、高安全和低价格等方面发展，图１．１为当前国际新能源汽车用锂离子??动力电池的性能水平和未来发展目标［６］。我国《中国....

图１．３部分可用于水锂电池的电极材料嵌锂电位［１４］??

限制了水锂电池的能量密度。实际操作中，由于电极超电势和过电位的存在，实??际析氢和析氧的电位一般高于理论值，Ｌｕｏ等人［１４］发现通过改变溶液的ｐＨ值??可以一定程度拓宽体系的电化学窗口（如图１．３所示），从而使更多的电极材料??可以用于水锂电池的研究，但电化学窗口的调整幅度有限....

图１．６聚氨醋的软硬段结构〖１１０Ｊ??聚氨酯软段良好的柔顺性和丰富的杂原子可以溶解碱金属盐，聚醚或聚酯链??

械性能好、耐磨、耐候、低温柔顺性好和加工简单等优点，广泛用于纺织、涂料、??粘结剂、地坪、汽车等行业。聚氨酯一般由硬段（异氰酸酯和小分子扩链剂）和??软段（聚醚或聚酯多元醇）构成（如图１．６所示）［１１６］。常用的异氰酸酯有甲苯??二异氰酸酯（ＴＤＩ）、二苯基甲烷二异氰酸酯（ＭＤ....

图１．１０柔性全固态裡电池：（ａ）基于ＥＴＰＴＡ和ＰＶＤＦ－ＨＦＰ互穿网络的柔性全固态裡电池??制备示意图［１５２］；?（ｂ）基于ＰＰＣ／ＬＬＺＴＯ复合电解质的柔性全固态锂电池［１５３］；?（ｃ）基??

?ＣＦ３??图１．９单离子导体聚合物电解质的结构??（２）

本文编号：3956516