聚合物凝胶对锂硫电池电化学性能的改进

发布时间：2025-01-01 02:11

　　在日新月异的二十一世纪,锂离子电池已经遍布在人们生活的方方面面,同时,由于传统化石能源的开采和消耗,许多研究者已经将锂离子电池应用于新能源混合动力交通工具。然而,石墨材料作为常见的商用锂离子电池负极材料,由于其理论比容量值低(372 mAh·g^-1),在电子设备的续航和混合动力汽车长距离需求上渐显疲态。为此,科学家们正追求新一代电池体系,以促进电池产业的更新换代。锂硫电池因其高比容量(1675 mAh·g^-1)和能量密度(2600 Wh·kg^-1)以及活性材料单质硫储量丰富,对环境友好等优势,广受科研者的亲睐。作为锂硫电池中最重要的硫正极材料,在运行过程中会发生体积膨胀、导电性差等问题影响电池性能。在反应过程中,还伴随着产物溶解于电解液中,且可能迁移至负极,造成容量损失,即穿梭效应问题。人们常选用碳材料与硫进行混合熔融,在提供导电网络的同时对产生的聚硫化物起到吸附作用,但效果并不显著。近年来,科研工作者采用固态或者凝胶态电解质来解决电池运行过程中可能会发生的短路、爆炸等安全问题,此举措不但能够抑制聚硫离子的穿梭,而且凝胶聚...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1锂硫电池工作原理示意图[34]

有别于锂离子电池的摇椅式脱嵌反应机理,锂硫电池奉行的是二次电子转移的电化学反应过程。硫单质以环状八硫分子的形式存在于电池的正极活性材料之中,这就造成了其在循环过程中会碰到许许多多的问题[38-40]:1、升华的硫单质表现出的导电性奇差,在电池高倍率运行中会造成不利影响;2、在电池....

图1-2凝胶聚合物的分类

在电池中经常使用的都是将锂盐溶解于极性非质子有机溶剂中的液态电解液,优异的电化学稳定性、较高离子导电率是这种电解液的特点(10-1-10-3S·cm-1),能够使得电池适应更多的工作环境[125-126]。但这同时也意味着液态的电解液容易泄露造成危险[127-128],所设计的电....

图2-1多孔涂层复合极片的制备流程图

本章所用的凝胶多孔涂层复合电极的制备流程如图2-1所示。称量一定质量的硫和CNTs(硫:CNTs=8:2),研磨30min。然后放置在155℃的真空烘箱中进行熔融混合。待12h后,迅速打开真空烘箱使其快速冷却,将凝结的产物进行研磨粉化,得到硫/碳复合材料。随后将硫/碳复合材料....

图2-2(a)PMMA、PVDFHFP薄膜的应力-应变曲线;(b)高纯氮氛围下PMMA、PVDFHFP的热失重过程

电池中选用的凝胶聚合物涂层对其机械性能有着一定的要求。本实验选用商用PMMA和PVDFHFP两种材料,分别溶解于NMP溶剂中再涂覆至玻璃板上,制备了两种材料的薄膜片,然后对其进行力学性能表征。由图2-2a可以看出,以PVDFHFP为基体制备的薄膜的拉伸强度为89.11Mpa,断....

本文编号：4021893