全固态聚合物电解质的制备及其在锂硫电池中的应用研究

发布时间：2017-09-06 18:39

  本文关键词：全固态聚合物电解质的制备及其在锂硫电池中的应用研究

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【摘要】：锂硫电池由于具有极高的理论比容量和比能量,被认为是最有希望替代化石燃料的能源装置。然而传统锂硫电池由于含有液体电解质,充放电过程中产生的多硫化物溶解的问题迟迟未能解决。本文探索和研究了一种新型的全固态电池,不含任何液体电解质,希望能够为彻底解决这一问题提出一种新方案。本文采用全固态PEO基聚合物电解质作为新型锂硫电池的电解质,为解决其室温电导率较低的问题,添加纳米BaTiO3颗粒、室温离子液体(IL)、EC及PC,综合各种添加物各自的优势,制备出能够成功应用在全固态锂硫电池中的聚合物电解质。研究了纳米BaTiO3的添加量,IL的添加量及IL-EC-PC复配增塑剂的添加量及组合对聚合物电解质的电化学性能的影响。同时结合无机电解质LATP的优势,研究了SPE/LATP复合电解质的电化学性能。研究表明,纳米BaTiO3颗粒在一定范围内能够提高聚合物电解质的电导率,随着加入量的增加,电导率呈抛物线状,当添加量为10wt%时,电导率最高。IL也能很大程度上改善电导率性能,并且能提高电化学窗口。在加入多种添加物综合了各自的优势后,组分为PEO18LiTFSI-10%BaTiO3-20%IL-5%EC-5%PC的聚合物电解质室温电导率高达7.78×10-4S/cm,电化学窗口达到3V(vs.Li/Li+),且具有一定的机械强度。将该聚合物电解质与还原碳-硫复合正极材料组装成电池,电化学测试表明首次放电比容量达350mAh/g,20次循环后还能保持170mAh/g。将SPE与LATP复合,组装成电池,首次放电容量达400mAh/g,50次循环后还具有一定容量,新型结构的锂硫电池取得了一定成果。
【关键词】：PEO 聚合物电解质 锂硫电池
【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
• Abstract5-8
• 1 绪论8-27
• 1.1 引言8-9
• 1.2 锂硫电池介绍9-14
• 1.3 锂硫电池正极材料14-18
• 1.4 锂硫电池电解质18-25
• 1.5 课题的选题思路及主要工作内容25-27
• 2 PEO基聚合物电解质的制备与性能27-39
• 2.1 引言27-28
• 2.2 PEO基固态聚合物电解质的制备28-29
• 2.3 实验结果与讨论29-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 离子液体、PC、EC含量及复配体系对SPE性能的影响39-47
• 3.1 引言39
• 3.2 固态聚合物增塑剂体系的制备39-40
• 3.3 离子液体的含量对性能影响40-43
• 3.4 IL、PC、EC复配体系对CPE性能的影响43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 SPE/LATP复合电解质的研究47-52
• 4.1 引言47-48
• 4.2 SPE/LATP复合固态电解质的制备48-50
• 4.3 SPE/LATP复合电解质的性能测试50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 全固态电解质在锂硫电池中的应用52-63
• 5.1 引言52-53
• 5.2 正极材料制备53-54
• 5.3 电池组装54-55
• 5.4 电池电化学性能测试55-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63-64
• 6.2 需要完善的工作64-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-76
• 附录1 攻读硕士学位期间研究成果76

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本文编号：804794