车载多元镍锰基固态动力电池材料研究
发布时间：2022-01-10 13:08
从应用在各种大功率的锂离子电池的技术路线来说,首要解决的问题是电池的高安全性和高能量密度。目前早已商业化的钴酸锂电池和循环性能较高的磷酸铁锂电池能量密度分别达到了180 Wh/kg和160 Wh/kg,尽管5V镍锰尖晶石以及三元的能量密度已经超过220Wh/Kg的水平,但是距离2020年的标准值300Wh/kg还有一定差距。另外由于镍锰基的热稳定性以及有机电解液的易造成易燃易爆等威胁,发展固态电池用固态电解质是解决上述安全问题的切实方案,不含有机电解液的固态电池,可以完全消除锂枝晶产生的微短路以及电解液的分解泄露等安全问题。电化学稳定性较高的固态电解质,能够和高电压、高容量的电极材料进行匹配,从而达到能量密度以及高安全性指标。本文研究的主要内容,以传统锂电池结构以及技术上存在的不足问题,展开对固态电池用5V镍锰尖晶石材料的改性研究以及对固态电解质的制备和性能研究。我们发现,在镍锰酸锂表面,包覆适量的固态电解质钠离子快导体磷酸钛铝锂(Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3)能...
【文章来源】：广西科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统液态电解质锂离子电池的工作原理示意图
正极：Li1-xCoO2+xLi＋+xe－=LiCoO2（负极：LixC6=6C+xLi++xe-。 （用大功率锂电池常以 LiFePO4为正极，石墨为负极，有机电解液和有机而成。锂电池的充电化学反应表达式为：极反应：LiFePO4 Li1-xFePO4+ xLi++ xe-； （极反应：xLi++xe-+6C LixC6； （反应式：LiFePO4+6xC Li1-xFePO4+LixC6。 （态锂离子电池在原理上与传统锂离子电池基本相同，有相同的正负极反与之不同的是，在结构上，固态电解质取代了液态电解液与隔膜，在锂导机理上，固态电解质与液态电解液的原理不同，不同种类的固态电解机理也不尽相同。固态电解质不仅起到隔膜的作用还能防止锂片产生锂刺穿隔膜。图 1-2 为固态锂离子电池的工作原理示意图。
图 1-3 四方相 LLZO 的结构示意图Figure1-3 Structural Diagram of Tetragonal LLZO表 1-2 PVDF 基无机惰性材料改性固态电解质Table 1-2 PVDF-based Inorganic inert Materials modified solid State electrolytes性材料 溶剂 锂盐 离子电导率 参考文献DMAc LiPF67.47×10-3[75]DMF LiBOB 5.76×10-6[76]CH3COOH 无 9.56×10-4[77]DMAc LiPF61.14×10-3[78]3DMF 无 9.6×10-3[79]PC 无 1.5×10-3[80]DMF LiTFSI 7×10-4[81]
【参考文献】：
期刊论文
[1]全固态锂电池关键材料—固态电解质研究进展[J]. 陈龙,池上森,董源,李丹,张博晨,范丽珍. 硅酸盐学报. 2018(01)
[2]无锂助熔剂B2O3对Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3固体电解质离子电导率的影响[J]. 史茂雷,刘磊,田芳慧,王鹏飞,李嘉俊,马蕾. 物理学报. 2017(20)
[3]锂离子电池用电解质掺铝磷酸钛锂的研究现状[J]. 杨程响,石斌,王庆杰. 电池. 2017(04)
[4]基于硫化物固态电解质的固态锂硫电池研究进展[J]. 孙滢智,黄佳琦,张学强,张强. 储能科学与技术. 2017(03)
[5]全固态锂电池研究进展[J]. 任耀宇. 科技导报. 2017(08)
[6]锂离子电池固态电解质的研究进展[J]. 王伟,朱航辉. 应用化工. 2017(04)
[7]Li3PO4对Li0.5La0.5TiO3/Li3PO4复合固体电解质的电性能影响（英文）[J]. 耿红霞,梅骜,林元华,南策文. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[8]高电压镍锰酸锂正极/电解液界面本征性质的研究[J]. 李丽,许晶晶,韩少杰,吴晓东,卢威,陈立桅. 电化学. 2016(06)
[9]锂离子电池用聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质的研究进展[J]. 王脂胭,李淑敏,汪欣,缪畅,肖围. 广东化工. 2015(15)
[10]PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜的制备[J]. 高虹,陈爱雨,王守兵. 功能材料. 2015(15)
博士论文
[1]多臂支化液晶嵌段聚合物电解质及其固态锂离子电池[D]. 童永芬.南昌大学 2013
硕士论文
[1]PVDF-LLZO/AlF3复合纳米纤维隔膜的制备与性能研究[D]. 刘文婷.江南大学 2017
[2]锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及性能研究[D]. 程家顺.中南大学 2014
[3]P（MMA-VdF）基凝胶聚合物电解质的研究[D]. 任齐都.中国科学院研究生院（青海盐湖研究所 ） 2005
本文编号：3580773
【文章来源】：广西科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统液态电解质锂离子电池的工作原理示意图
正极：Li1-xCoO2+xLi＋+xe－=LiCoO2（负极：LixC6=6C+xLi++xe-。 （用大功率锂电池常以 LiFePO4为正极，石墨为负极，有机电解液和有机而成。锂电池的充电化学反应表达式为：极反应：LiFePO4 Li1-xFePO4+ xLi++ xe-； （极反应：xLi++xe-+6C LixC6； （反应式：LiFePO4+6xC Li1-xFePO4+LixC6。 （态锂离子电池在原理上与传统锂离子电池基本相同，有相同的正负极反与之不同的是，在结构上，固态电解质取代了液态电解液与隔膜，在锂导机理上，固态电解质与液态电解液的原理不同，不同种类的固态电解机理也不尽相同。固态电解质不仅起到隔膜的作用还能防止锂片产生锂刺穿隔膜。图 1-2 为固态锂离子电池的工作原理示意图。
图 1-3 四方相 LLZO 的结构示意图Figure1-3 Structural Diagram of Tetragonal LLZO表 1-2 PVDF 基无机惰性材料改性固态电解质Table 1-2 PVDF-based Inorganic inert Materials modified solid State electrolytes性材料 溶剂 锂盐 离子电导率 参考文献DMAc LiPF67.47×10-3[75]DMF LiBOB 5.76×10-6[76]CH3COOH 无 9.56×10-4[77]DMAc LiPF61.14×10-3[78]3DMF 无 9.6×10-3[79]PC 无 1.5×10-3[80]DMF LiTFSI 7×10-4[81]
【参考文献】：
期刊论文
[1]全固态锂电池关键材料—固态电解质研究进展[J]. 陈龙,池上森,董源,李丹,张博晨,范丽珍. 硅酸盐学报. 2018(01)
[2]无锂助熔剂B2O3对Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3固体电解质离子电导率的影响[J]. 史茂雷,刘磊,田芳慧,王鹏飞,李嘉俊,马蕾. 物理学报. 2017(20)
[3]锂离子电池用电解质掺铝磷酸钛锂的研究现状[J]. 杨程响,石斌,王庆杰. 电池. 2017(04)
[4]基于硫化物固态电解质的固态锂硫电池研究进展[J]. 孙滢智,黄佳琦,张学强,张强. 储能科学与技术. 2017(03)
[5]全固态锂电池研究进展[J]. 任耀宇. 科技导报. 2017(08)
[6]锂离子电池固态电解质的研究进展[J]. 王伟,朱航辉. 应用化工. 2017(04)
[7]Li3PO4对Li0.5La0.5TiO3/Li3PO4复合固体电解质的电性能影响（英文）[J]. 耿红霞,梅骜,林元华,南策文. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[8]高电压镍锰酸锂正极/电解液界面本征性质的研究[J]. 李丽,许晶晶,韩少杰,吴晓东,卢威,陈立桅. 电化学. 2016(06)
[9]锂离子电池用聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质的研究进展[J]. 王脂胭,李淑敏,汪欣,缪畅,肖围. 广东化工. 2015(15)
[10]PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜的制备[J]. 高虹,陈爱雨,王守兵. 功能材料. 2015(15)
博士论文
[1]多臂支化液晶嵌段聚合物电解质及其固态锂离子电池[D]. 童永芬.南昌大学 2013
硕士论文
[1]PVDF-LLZO/AlF3复合纳米纤维隔膜的制备与性能研究[D]. 刘文婷.江南大学 2017
[2]锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及性能研究[D]. 程家顺.中南大学 2014
[3]P（MMA-VdF）基凝胶聚合物电解质的研究[D]. 任齐都.中国科学院研究生院（青海盐湖研究所 ） 2005
本文编号：3580773
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