新型粘结剂的设计、合成及其在锂二次电池中的应用研究

发布时间：2023-08-25 22:39

　　锂离子电池、锂硫电池是目前最具有发展潜力的锂二次电池。相对于石墨和硅来说,Si O_x作为高性能锂离子电池负极材料具有较高比容量和较低体积膨胀率等优势。然而,在高面载量下Si O_x电极的整体体积变化易导致其电极结构破坏,循环性能难以保持。锂硫电池中的硫虽然成本低、容量高,但是其导电性差,而且充放电过程中多硫化物在电解液中的溶解和穿梭,会导致活性材料损失、库伦效率降低等问题。本文通过着手于电极中粘结剂的设计和合成来解决上述问题,主要内容如下:(1)采用“软硬弹塑性策略”,选取热塑性聚氨酯(TPU)和糠醇(FA)原位聚合构建一种软硬弹塑性交联复合的三维网络粘结剂(TPU-PFA),并将其应用于高面载量Si O_x负极:主要研究了不同配比对TPU-PFA粘结剂的机械性能和电化学性能方面的影响。通过一系列机械性能测试可知:在不同比例的粘结剂中,纯TPU的弹性最大,纯PFA的塑性最大,经过复合优化的TPU-PFA粘结剂兼具软硬弹塑性并且其不可逆形变较小,粘结力较强;电化学性能测试结果表明,基于该TPU-PFA粘结剂的电极具有显著提升的...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池的结构和工作原理
        1.2.2 负极材料
        1.2.3 氧化亚硅负极中存在的问题
        1.2.4 粘结剂在氧化亚硅负极中的应用
    1.3 锂硫电池
        1.3.1 锂硫电池的结构和工作原理
        1.3.2 硫正极
        1.3.3 硫正极中存在的问题
        1.3.4 粘结剂在硫正极中的应用
    1.4 本论文的选题意义以及研究内容
第二章 实验仪器与测试方法
    2.1 主要实验试剂及仪器
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 主要实验仪器
    2.2 材料表征测试方法
        2.2.1 X射线衍射分析测试
        2.2.2 扫描电子显微镜测试
        2.2.3 透射电子显微镜测试
        2.2.4 热重测试
        2.2.5 溶胀测试
        2.2.6 剥离测试
        2.2.7 拉伸测试
        2.2.8 纳米压痕测试
    2.3 电化学测试与分析方法
        2.3.1 恒流充放电测试
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.3 电化学阻抗谱测试
第三章 聚氨酯原位复合聚糠醇构建软硬弹塑性粘结剂用于氧化亚硅负极
    3.1 引言
    3.2 电极的制备及扣式电池的装配
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 X射线衍射图谱分析
        3.3.2 热重分析
        3.3.3 红外光谱分析
        3.3.4 溶胀性能分析
        3.3.5 拉伸强度分析
        3.3.6 剥离强度分析
        3.3.7 纳米压痕分析
        3.3.8 电化学稳定性分析
        3.3.9 电镜图分析
        3.3.10 电池循环性能分析
        3.3.11 交流阻抗性能分析
    3.4 本章小结
第四章 丁二酸酐原位交联阳离子淀粉构建多功能粘结剂用于硫正极
    4.1 引言
    4.2 电极的制备及扣式电池的装配
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 硫/碳复合物的表征
        4.3.2 溶胀性能分析
        4.3.3 红外光谱分析
        4.3.4 剥离强度分析
        4.3.5 多硫化物吸附性能分析
        4.3.6 电化学稳定性分析
        4.3.7 电化学性能分析
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3843441