以氧化石墨烯为填充物的凝胶聚合物电解质的研究
发布时间：2023-05-10 23:13
聚合物电解质以凝胶状存在,可以很好的解决常规锂离子电池安全性问题。为满足聚合物电池的商业应用,提升聚合物电解质电化学性能成为有效途径。我们以加入填充物为改性聚合物的主要手段,系统的研究填充物含量对电解质的影响,以期待制备出高能量密度和循环性好的固态聚合物电解质。主要的研究内容如下:(1)利用热浇筑法简单快速制备出了凝胶型聚合物电解质(GPE),其中氧化石墨烯(GO)作为填充物。GO的添加降低了聚合物的结晶度,由原来的41.4%最低可变为20.5%,达到了减小50%以上的效果。结果表明正是结晶度的降低,使得聚合物电解质离子电导率增加了接近300%,最高可达1.3m S/cm,表现出最小的离子运输活化能Ea为1.076J/mol。于此同时,GO的添加显著提升了GPE的锂离子迁移数,最高达到0.79。在GO改性GPE的综合效应下,组装成LFP/Li体系后,其比容量较未改性前也增加了20%左右,并且表现出更加稳定的循环性能,0.2C循环100圈后比容量保有率为94.4%。在GO改性GPE的同时,存在GO在聚合物基体分布不均的情况,GO在聚合物中可能发生了一定的卷曲和团簇现象,究其原因是因为GO...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 锂离子电池的概述
1.1.1 按照正极材料分类
1.1.2 按照负极材料分类
1.1.3 按照电解质分类
1.2 固态电解质的概述
1.2.1 无机固态电解质分类和传输机理
1.2.2 聚合物固态电解质分类和传输机理
1.3 凝胶聚合物电解质
1.3.1 凝胶聚合物电解质的优势
1.3.2 凝胶聚合物电解质的制备
1.4 填充物的应用和选择
1.4.1 惰性填充物的应用
1.4.2 活性填充物的应用
1.4.3 填充物的选择
1.5 本论文的研究目的和主要内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验材料
2.1.1 主要化学试剂及原材料
2.1.2 主要实验仪器
2.2 实验过程
2.2.1 制备氧化石墨烯(GO)
2.2.2 制备凝胶型电解质膜
2.2.3 制备LFP正极
2.2.4 组装LFP/Li体系
2.3 实验表征与测试
2.3.1 电解质膜的结构和形貌表征方法
2.3.1.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.1.2 X射线衍射(XRD)
2.3.1.3 傅里叶外红光谱(FTIR)
2.3.1.4 热重分析(TGA)
2.3.1.5 二次离子飞行时间质谱(TOF)
2.3.2 电化学测试方法
2.3.2.1 电解质离子电导率的测试
2.3.2.2 电解质电化学窗口和循环伏安测试
2.3.2.3 电解质锂离子迁移数
2.3.2.4 电化学交流阻抗谱
2.3.2.5 充放电性能
第3章 氧化石墨烯对凝胶聚合物电解质性能的研究
3.1 GO为填充物GPE的制备
3.2 GPE的物理性能研究
3.2.1 GO的表征
3.2.2 GPE的形貌
3.2.3 GPE的结晶度
3.3 GPE的电化学性质研究
3.3.1 离子电导率
3.3.2 电化学窗口
3.3.3 电化学交流阻抗
3.3.4 锂离子迁移数
3.4 GPE组装成LFP/Li体系的性能研究
3.5 本章小结
第4章 改性氧化石墨烯对凝胶聚合物电解质性能的研究
4.1 GO-PEO为填充物GPEP的制备
4.1.1 GO-PEO的合成
4.1.2 GO-PEO为填充物GPEP的制备
4.2 GPEP的物理性能研究
4.2.1 GO-PEO的表征
4.2.2 GPEP的物理性能研究
4.3 GPEP的电化学性能研究
4.3.1 离子电导率
4.3.2 电化学交流阻抗
4.3.3 锂离子迁移数
4.3.4 对锂循环
4.4 GPEP组装成LFP/Li体系的性能研究
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3813683
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 锂离子电池的概述
1.1.1 按照正极材料分类
1.1.2 按照负极材料分类
1.1.3 按照电解质分类
1.2 固态电解质的概述
1.2.1 无机固态电解质分类和传输机理
1.2.2 聚合物固态电解质分类和传输机理
1.3 凝胶聚合物电解质
1.3.1 凝胶聚合物电解质的优势
1.3.2 凝胶聚合物电解质的制备
1.4 填充物的应用和选择
1.4.1 惰性填充物的应用
1.4.2 活性填充物的应用
1.4.3 填充物的选择
1.5 本论文的研究目的和主要内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验材料
2.1.1 主要化学试剂及原材料
2.1.2 主要实验仪器
2.2 实验过程
2.2.1 制备氧化石墨烯(GO)
2.2.2 制备凝胶型电解质膜
2.2.3 制备LFP正极
2.2.4 组装LFP/Li体系
2.3 实验表征与测试
2.3.1 电解质膜的结构和形貌表征方法
2.3.1.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.1.2 X射线衍射(XRD)
2.3.1.3 傅里叶外红光谱(FTIR)
2.3.1.4 热重分析(TGA)
2.3.1.5 二次离子飞行时间质谱(TOF)
2.3.2 电化学测试方法
2.3.2.1 电解质离子电导率的测试
2.3.2.2 电解质电化学窗口和循环伏安测试
2.3.2.3 电解质锂离子迁移数
2.3.2.4 电化学交流阻抗谱
2.3.2.5 充放电性能
第3章 氧化石墨烯对凝胶聚合物电解质性能的研究
3.1 GO为填充物GPE的制备
3.2 GPE的物理性能研究
3.2.1 GO的表征
3.2.2 GPE的形貌
3.2.3 GPE的结晶度
3.3 GPE的电化学性质研究
3.3.1 离子电导率
3.3.2 电化学窗口
3.3.3 电化学交流阻抗
3.3.4 锂离子迁移数
3.4 GPE组装成LFP/Li体系的性能研究
3.5 本章小结
第4章 改性氧化石墨烯对凝胶聚合物电解质性能的研究
4.1 GO-PEO为填充物GPEP的制备
4.1.1 GO-PEO的合成
4.1.2 GO-PEO为填充物GPEP的制备
4.2 GPEP的物理性能研究
4.2.1 GO-PEO的表征
4.2.2 GPEP的物理性能研究
4.3 GPEP的电化学性能研究
4.3.1 离子电导率
4.3.2 电化学交流阻抗
4.3.3 锂离子迁移数
4.3.4 对锂循环
4.4 GPEP组装成LFP/Li体系的性能研究
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3813683
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3813683.html
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