PVDF基多孔聚合物电解质的制备及其在锂离子电池中的应用研究

发布时间：2017-08-19 19:15

  本文关键词：PVDF基多孔聚合物电解质的制备及其在锂离子电池中的应用研究

  更多相关文章： 多孔聚合物电解质 星形聚合物 离子电导率 PEO 有机凝胶因子 锂离子电池

【摘要】：在当今信息化高速发展的时代,能源的储存、转化和重复使用越来越受到关注,聚合物电解质因具有较好的安全性能和灵活的外观设计得到迅速的发展,并成为锂离子电池中最具前景的关键材料之一。相对于纯固态聚合物电解质来说,多孔聚合物电解质(PPE)不仅具有较好的膜稳定性,而且能够提供更高的离子电导率,但是纯多孔聚合物电解质在使用过程中仍然存在一定的电解液泄漏的问题,使得其在锂离子电池的使用过程中库伦效率和循环稳定性下降,抑制了其发展。本文针对多孔电解质电解液泄漏的缺陷,通过对多孔聚合物电解质膜进行改进,提高其电化学性能以促进其快速的发展和应用。首先,通过原子转移自由基聚合的方法,制备了以PEO为链臂的星形聚合物,并将其与聚偏二氟乙烯混合,采用相分离法制备得到含星形聚合物的多孔聚合物电解质膜,研究了不同含量的星形聚合物制备得到的多孔聚合物电解质膜的表面形态、电解液吸液率、泄漏率、离子导电性能等特征。结果显示,以分子量为2000的PEO合成的星形聚合物,当其含量为30 wt%(PPE-3)时,所形成的聚合物膜上的孔洞最多,电解液吸液率最大,同时电解液的泄漏率显著下降,离子导电率与纯的多孔聚合物电解质膜相比增加约了0.5个数量级,聚合物电解质膜的电化学稳定窗口达到5.0V(vs.Li/Li+),70个循环后库伦效率在90%以上。为了进一步提高聚合物电解质膜的电化学性能,将有机凝胶因子填充在吸附了电解液的PPE-3的孔洞中,室温下制得凝胶化的多孔聚合物电解质(GPPEs),研究了不同含量的有机凝胶因子对GPPEs的泄漏率、离子电导率和电化学稳定窗口等的影响。结果表明,当凝胶因子的含量在3 wt%(GPPE-3)的时候,所得获得凝胶化的多孔聚合物电解质的综合性能最好,所形成的GPPE-3的室温离子电导率达到1.18×10-4 Scm-1,而且电解液泄漏率显著下降,其电化学稳定窗口也达到4.8V(vs.Li/Li+)。
【关键词】：多孔聚合物电解质 星形聚合物 离子电导率 PEO 有机凝胶因子 锂离子电池
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 绪论7-20
• 1.1 引言7-8
• 1.2 锂离子电池的概述8-11
• 1.3 聚合物锂离子电池11-12
• 1.4 聚合物锂离子电池用电解质12-16
• 1.5 提高聚合物电解质离子电导率的常用方法16-19
• 1.6 本课题的意义19-20
• 实验部分20-46
• 2.1 前言20-22
• 2.2 实验原料22-23
• 2.3 多孔聚合物电解质膜的制备23-25
• 2.4 多孔聚合物电解质膜的表征25-27
• 2.5 结果与讨论27-46
• 全文总结46-47
• 参考文献47-54
• 致谢54-55
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录55

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本文编号：702478