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含磺酸锂聚酰胺电解质的制备及性能研究

发布时间:2019-06-30 20:38
【摘要】:目前锂离子电池广泛应用于移动设备、汽车、航空航天领域,其中聚合物锂离子电池代表锂离子电池研究领域的最高水平,更是当今的研究热点。固态聚合物电解质能有效避免液态锂离子电池中锂枝状生长,以及液体泄漏、爆炸等。固态聚合物电解质作为聚合物锂离子电池的关键材料,对其研究具有重要意义。本文主要涉及两类新型结构聚合物电解质的制备以及后续对其进行的表征和性能研究。首先本文成功制备了单体2,5-二氨基苯磺酸锂和2,2'-亚丁基二[5-氨基苯并VA唑],采用单体2,2'-亚丁基二[5-氨基苯并VA唑]和聚乙二醇二羧酸分别与有机锂盐2,5-二氨基苯磺酸锂、间苯二甲酸-5-磺酸锂进行共聚,通过在聚合过程中调节其中两种单体的比例,分别制备了五种不同锂盐浓度的含磺酸锂聚酰胺电解质I和含磺酸锂聚酰胺电解质II。采用红外光谱、核磁共振谱、差示扫描量热分析、热失重分析分别对聚合物的结构和热性能进行了表征。将制备得到的聚酰胺电解质采用溶液浇铸法成功制备了聚酰胺电解质膜,并通过交流阻抗谱、薄膜拉伸等手段分别对两类聚酰胺电解质的离子电导率和力学性能进行了测试。通过差示扫描量热分析得出随着锂盐浓度升高,两类含磺酸锂聚酰胺电解质的玻璃化转变温度增大;通过热失重对热稳定性的分析对比,得出两类电解质均有良好的热稳定性。室温下离子电导率结果为含磺酸锂聚酰胺电解质I膜锂盐浓度为50%时对应着最高的离子电导率,含磺酸锂聚酰胺电解质II膜锂盐浓度为30%时对应着最高的离子电导率,且经过对比电解质I的离子电导率要高于电解质II。通过对两类电解质膜的拉伸可知各组分的电解质膜均有一定的力学性能,且通过对比得出:含磺酸锂聚酰胺电解质II比含磺酸锂聚酰胺电解质I的力学性能要优越。并成功将锂盐浓度50%的含磺酸锂聚酰胺电解质I作为原料制备了电池正极。最后将两类聚酰胺电解质膜分别组装成纽扣电池,对其进行了充放电测试。
[Abstract]:At present, lithium-ion batteries are widely used in mobile equipment, automobile, aerospace fields, among which polymer lithium-ion batteries represent the highest level in the field of lithium-ion batteries, and are also the focus of current research. Solid polymer electrolytes can effectively avoid lithium branch growth, liquid leakage, explosion and so on in liquid lithium ion batteries. As the key material of polymer lithium ion battery, solid polymer electrolyte is of great significance. In this paper, the preparation of two kinds of novel polymer electrolytes and their characterization and properties were studied. Firstly, the monomers 2,5-diaminobenzenesulfonic acid and 2,2o-butylbis [5-amino-benzo VAazole] were successfully prepared. The ratio of the two monomers was adjusted by adjusting the proportion of the two monomers with organic lithium salt 2,5-diaminosulfonic acid lithium and isophthalic acid-5-sulfonic acid, respectively, by using monomer 2, 2 and methylene benzo-VAazole] and polyethylene glycol dicarboxylic acid (polyethylene glycol dicarboxylic acid), respectively. Five kinds of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I and lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II. with different lithium salt concentrations were prepared respectively. The structure and thermal properties of the polymers were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, differential scanning calorimetric analysis and thermogravimetric analysis. Polyamide electrolytes were successfully prepared by solution casting. The ionic conductivity and mechanical properties of the two kinds of polyamide electrolytes were tested by AC impedance spectroscopy and film stretching. The glass transition temperature of two kinds of lithium polyamide electrolytes increased with the increase of lithium salt concentration, and the thermal stability of the two kinds of electrolytes was analyzed and compared by thermogravimetric analysis, and the results showed that the two kinds of electrolytes had good thermal stability. The results of ion conductivity at room temperature show that when the lithium salt concentration of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I film is 50%, it corresponds to the highest ion conductivity, and when the lithium salt concentration of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II membrane is 30%, it corresponds to the highest ion conductivity, and the ion conductivity of electrolyte I is higher than that of electrolyte II.. By stretching the two kinds of electrolyte membranes, it can be seen that the electrolyte membranes of each component have certain mechanical properties, and the results show that the mechanical properties of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II are better than those of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I. The battery cathode was successfully prepared by using lithium salt concentration 50% lithium polyamide electrolyte I as raw material. Finally, two kinds of polyamide electrolyte membranes were assembled into button batteries, and their charge and discharge tests were carried out.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM912

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本文编号:2508236

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