用于锂离子电池的有机无机杂化全固态聚合物电解质

发布时间：2022-12-06 06:11

　　在能源危机、环境污染、气候变暖等全球问题日益凸显的时代,发展具有绿色环保、高能量密度等优势的锂离子电池,对促进能源结构调整和可持续发展具有重要意义。目前商用液态电解质存在诸多限制,为了追求更好的安全性能和更高的能量密度,迫切需要研究全固态电解质。聚合物基全固态电解质具有柔性、与电极相容性好、易成型等优势,适于商业化应用,但存在离子电导率较低等问题。本论文设计制备了一系列有机无机杂化全固态聚合物电解质,通过红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热等方法表征了电解质的结构与热学性质,运用电化学阻抗谱、线性扫描伏安法等方法研究了电解质的电化学性质,并通过恒电流充放电实验探究了电解质在磷酸铁锂/锂全固态电池中的应用。我们将具有中空纳米管状结构的天然粘土埃洛石（HNT）,与甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯（mPEGA）复合,通过紫外光引发mPEGA聚合,制备了纳米粘土原位复合梳形聚合物固态电解质（HCPE）。引入柔性的PEG支链与纳米管,抑制了大分子链的结晶,得到无定形的HCPE,其玻璃化温度低至-48.6℃,利于Li⁺传输。HNT带负电荷的外表面与Li⁺相互作用,且较... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 全固态锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池的工作原理
        1.2.2 从液态电解质到全固态电解质
        1.2.3 全固态电解质的分类
    1.3 全固态聚合物电解质
        1.3.1 全固态聚合物电解质的工作机理
        1.3.2 全固态聚合物电解质的锂盐
        1.3.3 聚醚类全固态聚合物电解质
        1.3.4 脂肪族聚酯类全固态聚合物电解质
        1.3.5 纳米粒子复合全固态聚合物电解质
    1.4 本论文的目的与内容
第二章 纳米粘土原位复合梳形聚合物固态电解质
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 HNT的制备
        2.2.4 纳米粘土原位复合梳形聚合物固态电解质的制备
        2.2.5 固态电解质的结构表征
        2.2.6 固态电解质的热学性质表征
        2.2.7 固态电解质的电化学性质表征
        2.2.8 基于纳米粘土原位复合梳形聚合物电解质的锂离子电池制备与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 固态电解质的结构与形貌
        2.3.2 固态电解质的热学性质
        2.3.3 固态电解质的离子电导率与锂离子迁移数
        2.3.4 固态电解质的电化学窗口与对锂稳定性
        2.3.5 全固态锂离子电池的倍率性能与循环性能
    2.4 本章小结
第三章 MOF原位复合梳形聚合物固态电解质
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 MOF ZIF-8的合成
        3.2.4 MOF原位复合梳形聚合物固态电解质的制备
        3.2.5 ZIF-8以及固态电解质的结构表征
        3.2.6 固态电解质的热学性质表征
        3.2.7 固态电解质的电化学性质表征
        3.2.8 基于MCPE的全固态锂离子电池的制备与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ZIF-8的结构
        3.3.2 固态电解质的结构
        3.3.3 固态电解质的热学性质
        3.3.4 固态电解质的离子电导率与锂离子迁移数
        3.3.5 固态电解质的电化学窗口与对锂稳定性
        3.3.6 基于MCPE的全固态锂离子电池的倍率性能与循环性能
    3.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3711226