高分子聚合物电解质PEO以及改性后膜的合成与性能研究

发布时间：2017-03-19 13:01

  本文关键词：高分子聚合物电解质PEO以及改性后膜的合成与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚合物锂离子电池是在液体锂离子基础之上发展而来新一代充电锂离子电池,它不仅具有液态锂离子电池所具有的特点,而且改善液态锂离子电池也许会出现的短路、漏液、爆炸等问题,电池的外形设计组装十分方便灵活,广泛应用在电动车,移动通讯等领域,对聚合物电解质膜的研究也得到众多研究电池工作者的关注。 论文的主要目标是制备两种性能优良的聚合物锂离子电解质PEO与PEO-PVDF,研究聚合物电池的电池交流阻抗,容量衰减机理与离子传输运动机理,为锂离子聚合物电解质的研究打下一定的基础,论文主要从以下几个方面研究： 第一章。介绍了锂离子电池的组成,结构与发展进展,聚合物电解质发展及其种类,为后面聚合物PEO与改性PEO-PVDF的合成提供一定的依据。 第二章。主要介绍了制备聚合物电解质的三种方法,即萃取法,直接挥发法,和相转移法,聚合物电解质常用的表征方法。 第三和第四章。研究了直接挥发法制备PEO基微孔型聚合物电解质的工艺条件和造孔机理,还制备了改性PEO-PVDF聚合物电解质和无机纳米材料Si02改性的PEO聚合物电解质,通过实验表明,无机填料与共聚物的比值为1：9时性能最佳,即当SiO2的含量为10%,聚合物电解质结晶度从不含无机填料时26%降至约10%,降低幅度超过50%,聚合物电解质离子导电率为2.8ms/cm,能很好的满足锂离子电池的实际需要,电化学稳定窗口达到了5.0v以上,20次充放电循环后,电解质容量保持率仍为94%,1C放电容量为0.1C,放电容量保持在91%,表现了理想的电化学性能。 研究了聚合物电解质电导率与温度变化的关系,电池交流阻抗图谱各部分表示意义,讨论聚合物电池充放电循环时容量衰减原因,推测出电池循环过程中,电极界面性变弱是导致电池界面阻抗逐渐增大的原因之一,而正极晶格粉化引发化学反应阻抗变大是电池容量衰减的重要原因。
【关键词】：聚合物电解质 无机纳米材料 锂离子电导率 改性 交流阻抗
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O631;TM912
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-26
• §1.1 锂离子电池概况8-15
• 1.1.1 锂离子电池发展历程8-9
• 1.1.2 锂离子电池的组成与分类9-10
• 1.1.3 锂离子电池正极材料10-11
• 1.1.4 锂离子电池负极材料11-12
• 1.1.5 锂离子电池电解质概述12-13
• 1.1.6 锂离子电池未来的研究方向与发展趋势13-15
• §1.2 聚合物锂离子电解质15-19
• 1.2.1 聚合物锂电池发展进程15-16
• 1.2.2 聚合物电解质体系与分类16-19
• §1.3 聚合物电解质种类19-21
• 1.3.1 聚丙烯腈(PAN)19
• 1.3.2 聚氧化乙烯(PEO)19-20
• 1.3.3 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)20
• 1.3.4 聚偏氟乙烯(PVDF)20-21
• 1.4 本论文设计思想21-23
• 参考文献23-26
• 第二章 聚合物膜电解质的制备与性能研究26-34
• §2.1 聚合物电解质的制备方法及其研究进程26-28
• 2.1.1 萃取法26
• 2.1.2 相转移法26-27
• 2.1.3 直接挥发法27
• 2.1.4 实验所需药品仪器及其制备方法27-28
• §2.2 聚合物电解质表征28-32
• 2.2.1 离子导电率28-29
• 2.2.2 结晶度29
• 2.2.3 电化学稳定窗口29-30
• 2.2.4 孔隙率与吸液率30-31
• 2.2.5 和锂表面相容性与稳定性31-32
• 参考文献32-34
• 第三章 PEO基锂盐聚合物膜的合成,表征与性能研究34-49
• §3.1 引言34
• §3.2 聚合物锂盐的选择34-36
• §3.3 PEO聚合物膜的制备36-38
• 3.3.1 试剂与仪器36-37
• 3.3.2 合成原理37
• 3.3.3 实验方法37-38
• §3.4 PEO基聚合物膜的表征38-46
• 3.4.1 锂盐红外光谱38-39
• 3.4.2 聚合物膜的热稳定性研究39-40
• 3.4.3 聚合物膜的结晶度,形状表征40-41
• 3.4.4 聚合物膜交流阻抗衰变与电导率41-44
• 3.4.5 聚合物膜的电化学充放电循环性能44-46
• §3.5 本章小结46-48
• 参考文献48-49
• 第四章 改性的PEO与PVDF膜电解质的制备与性能研究49-58
• §4.1 PEO与PVDF共聚电解质膜的制备49
• §4.2 共聚交联过程中PEO所占比例对比研究49-52
• §4.3 PEO-PVDF聚合物电解质膜各种性能的表征52-55
• 4.3.1 锂离子电池的装配52
• 4.3.2 电化学性能的测试52-55
• §4.4 本章小结55-57
• 参考文献57-58
• 第五章 论文总结与研究展望58-60
• §5.1 论文总结58
• §5.2 研究展望58-60
• 硕士期间已完成的论文及申请的专利60-61
• 致谢61

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