掺杂铈盐的锂—氧气电池电解质性能研究

发布时间：2023-04-10 01:32

　　非水系Li-O₂电池因超高的理论比能量(11000 Wh kg^-1)而被作为下一代能源储备系统应用于电动汽车领域。近年来,Li-O₂电池的研究虽然取得了很大的进步,但是依旧存在很多问题限制其大规模应用,其中电解液的分解和挥发是重要的瓶颈之一。Li-O₂电池在放电过程中,氧气得到一个电子生成具有很强活性的超氧自由基,与电解液和空气电极发生反应,生成碳酸盐、聚酯类等副产物,从而使电池性能迅速下降。为此,我们提出使用三氟甲磺酸铈作为超氧自由基捕捉剂添加到电解液中以提高电池性能的策略。首先通过离线紫外实验验证了三氟甲磺酸铈中的铈离子具有超氧自由基捕捉作用。然后将三氟甲磺酸铈作为添加剂加入到四乙二醇二甲醚(G4)电解液中,提高电池循环性能。在电流密度为500 mA g^-1,限定容量为1000 mAh g^-1的条件下,G4电解液的循环圈数仅为45圈,而加入三氟甲磺酸铈的G4电解液的循环圈数能够达到85圈,接近G4电解液的两倍;在电流密度为1000 mA g^-...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂-空气电池概述
    1.3 锂-空气电池基本原理
    1.4 锂-空气电池空气电极研究进展
    1.5 锂空气电池电解质研究进展
    1.6 锂空气电池存在的问题
    1.7 本文选题依据和主要研究思路
        1.7.1 选题依据
        1.7.2 研究工作
第二章 三氟甲磺酸铈对四乙二醇二甲醚电解液性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 实验过程及步骤
    2.3 测试与表征
        2.3.1 超氧自由基捕捉测试
        2.3.2 紫外-可见吸收光谱测试
        2.3.3 电化学稳定窗口和循环伏安曲线测试
        2.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.5 扫描电镜测试(SEM)
        2.3.6 X射线衍射(XRD)测试
        2.3.7 全反射红外和核磁测试
    2.4 实验结果与讨论
        2.4.1 三氟甲磺酸铈对超氧自由基的捕捉效果测试
        2.4.2 三氟甲磺酸铈对Li-O₂电池电化学性能的影响
        2.4.3 Li-O₂电池产物的测试与表征
    2.5 本章小结
第三章 碘化铈(CeI₃)对四乙二醇二甲醚电解液性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与实验仪器
        3.2.2 实验过程及步骤
    3.3 测试与表征
        3.3.1 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.3.2 扫描电镜测试(SEM)
        3.3.3 X射线衍射(XRD)测试
        3.3.4 全反射红外和核磁表征
        3.3.5 锂-氧气电池电化学测试
    3.4 实验结果与讨论
        3.4.1 碘化铈对Li-O₂电池电化学性能的影响
        3.4.2 Li-O₂电池产物的测试与表征
    3.5 本章小结
第四章 碘化铈对凝胶态PVDF-HFP聚合物电解质在Li-O₂电池中性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与实验仪器
        4.2.2 实验过程及步骤
    4.3 测试与表征
        4.3.1 聚合物电解质膜的红外光谱测试
        4.3.2 聚合物电解质膜的电导率测试
        4.3.3 Li-O₂电池电化学测试
        4.3.4 超氧化钾筛选法来测试聚合物电解质膜的稳定性
    4.4 实验结果与讨论
        4.4.1 聚合物电解质膜的力学性能测试
        4.4.2 聚合物电解质的红外光谱表征
        4.4.3 聚合物电解质电化学测试
    4.5 本章小结
第五章 全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3788087