高容量铝离子电池电解液的研究
发布时间：2020-12-25 05:44
当今社会面临重大的能源和环境问题,可持续发展理念越来越受到人们的关注,开发新型能源系统成为实现这一理念的必经之路。二次电池是解决清洁能源的地域性分布不均的常见方法,开发安全、环保以及高容量电池成为各国科学家重要的工作。由于锂电池存在锂资源短缺及易燃等问题,限制了锂离子电池的发展,因此具有高容量、快速充放电、铝资源丰富等优点的铝离子电池（AIBs）成为新的研究热点。本文针对AIBs电解液进行设计,以AlC13作为A1配合物前驱体、将酰胺、盐酸盐和氯化铵类材料作为阳离子前驱体合成一系列AIBs电解液,并对电池的电化学性能和储能机理进行了详细的研究和报道,具体的研究成果如下:（1）通过将无水AlC13和己内酰胺（CPL）按照不同摩尔比例混合制备合成离子液体作为AIBs电解液,探讨了尿素（Urea）对电解液电化学性能的影响,并阐述了 AIBs的充放电机理。AlC13/CPL作为AIBs电解液展现的充电截止电压高达2.7 V,电池展现出高容量、高稳定性和较好的倍率性能。研究发现将适量的尿素添加到AlC13/CPL电解液中,AIBs的放电比容量提升幅度高达16.67-30%,提升了 AlC13/C...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１?（ａ）商业石墨ＳＥＭ图
山东大学硕士学位论文??说明在电池的在充放电中稳定性较好，氧化峰和还原峰分别位于２．３?Ｖ和１．６５?Ｖ。??图３．５?（ｂ）是以ＡＩＣｂ／ｕｒｅａ／ＣＰＬ为电解液的ＡＩＢｓ的１０圈ＣＶ曲线图，可以清晰??地看到第一圈的曲线和其他圈的形状不同，这可能因为电池首圈充放电时石墨的??微观结构的调整所致，一圈以后的ＣＶ曲线的重合程度较高，说明充放电过程中??电池反应的高可逆度，氧化峰位于１．９５?Ｖ和２．３５?Ｖ处，对应的还原峰位于１．３５??Ｖ和１．８５?Ｖ处。并且随着尿素的加入，ＡＩＢｓ的ＣＶ曲线出现了新的氧化还原峰，??与已发表文献比较（［ＥＭＩｍ］Ｃｌ等）电解液体系的电压窗口也提高至２．７?Ｖ，这也??是ＣＰＬ电解液体系电池容量大幅度提升的直接原因。??３?〇．８?？?５?ｍＶ?ｓ?ｂ?５?ｍＶ?ｓ＇１??Ｍｏ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ???Ｍｏ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?／＾＼?２．０－??１?ｓｔ??ｆ。．６：二Ｓ?ｆ１－５：?—３＾??－０．４?？?，?Ｔ?，ｔ?（?，?＾?，?｜?（丨．．．．ｒ?，＿?－２?０?■?．?ｉ?■?ｉ?■?????■?ｉ?？?ｉ??０．３?０．６?０．９?１．２?１．５?１．８?２．１?２．４?２．７?０．３?０．６?０．９?１．２?１．５?１．８?２．１?２４?２７??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ?ｖｓ?ＡＩ／ＡＩ３＋）?Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ?ｖｓ?ＡＩ／ＡＩ３＊）??图３．５ＡＩＢｓ分别以ＡＩＣｂ／ＣＰＬ?（ａ）和ＡｌＣｌ３／ｕｒｅａ／ＣＰＬ?（ｂ）为电解液测试的在扫描速度为５??ｍＶｓ“时的ＣＶ曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?３．５?ＣＶ?ｃｕｒｖ
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【参考文献】：
期刊论文
[1]钾离子电池研究进展[J]. 张鼎,燕永旺,史文静,赵小敏,刘世斌,王晓敏. 化工进展. 2018(10)
[2]警惕免维护铅酸蓄电池的安全问题[J]. 齐占伟,王淑萍. 设备管理与维修. 2017(12)
[3]电动汽车用镍氢蓄电池充电发热问题的研究[J]. 陶明大,叶德龙,王金国,陈云贵,涂名旌. 汽车电器. 2001(04)
本文编号：2937069
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１?（ａ）商业石墨ＳＥＭ图
山东大学硕士学位论文??说明在电池的在充放电中稳定性较好，氧化峰和还原峰分别位于２．３?Ｖ和１．６５?Ｖ。??图３．５?（ｂ）是以ＡＩＣｂ／ｕｒｅａ／ＣＰＬ为电解液的ＡＩＢｓ的１０圈ＣＶ曲线图，可以清晰??地看到第一圈的曲线和其他圈的形状不同，这可能因为电池首圈充放电时石墨的??微观结构的调整所致，一圈以后的ＣＶ曲线的重合程度较高，说明充放电过程中??电池反应的高可逆度，氧化峰位于１．９５?Ｖ和２．３５?Ｖ处，对应的还原峰位于１．３５??Ｖ和１．８５?Ｖ处。并且随着尿素的加入，ＡＩＢｓ的ＣＶ曲线出现了新的氧化还原峰，??与已发表文献比较（［ＥＭＩｍ］Ｃｌ等）电解液体系的电压窗口也提高至２．７?Ｖ，这也??是ＣＰＬ电解液体系电池容量大幅度提升的直接原因。??３?〇．８?？?５?ｍＶ?ｓ?ｂ?５?ｍＶ?ｓ＇１??Ｍｏ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ???Ｍｏ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?／＾＼?２．０－??１?ｓｔ??ｆ。．６：二Ｓ?ｆ１－５：?—３＾??－０．４?？?，?Ｔ?，ｔ?（?，?＾?，?｜?（丨．．．．ｒ?，＿?－２?０?■?．?ｉ?■?ｉ?■?????■?ｉ?？?ｉ??０．３?０．６?０．９?１．２?１．５?１．８?２．１?２．４?２．７?０．３?０．６?０．９?１．２?１．５?１．８?２．１?２４?２７??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ?ｖｓ?ＡＩ／ＡＩ３＋）?Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ?ｖｓ?ＡＩ／ＡＩ３＊）??图３．５ＡＩＢｓ分别以ＡＩＣｂ／ＣＰＬ?（ａ）和ＡｌＣｌ３／ｕｒｅａ／ＣＰＬ?（ｂ）为电解液测试的在扫描速度为５??ｍＶｓ“时的ＣＶ曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?３．５?ＣＶ?ｃｕｒｖ
ｃｌｅｓ，?（ｆ）?Ｃｙｃｌｉｎｇ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ａｔ?１０?Ａ?ｇ－１．?（ｇ）?Ｒａｔｅ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＡＩＣｂ／ｕｒｅａ／ＣＰＬ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ａｔ?５，?７，?１０，?ａｎｄ??１５?Ａ?ｇ－１．??Ｌｉ＋电池因为在充放电循环过程中的Ｌｉ不均匀沉积而产生锂枝晶现象，使得??电动车载锂电池存在安全隐患，锂枝晶是Ｌｉ＋电池领域一个较为重要的研究课题，??所以在本实验中对ＡＩＢｓ充放电循环过程中铝负极有无枝晶现象的探讨也是必要??的。图３．７?（ａ）是初始铝片的ＳＥＭ形貌图，可以看到坑坑洼洼的不规则形貌，??图３．７?（ｂ）是铝片经过１０００圈的充放电循环的ＳＥＭ图，铝片表面并没有明显的??枝晶现象，表明在新的电解液ＡＩＣｂ／ｕｒｅａ／ＣＰＬ体系中，ＡＩＢｓ具有较好的安全性??能。??图３．７铝负极的表面ＳＥＭ形貌（ａ）初始铝片（ｂ）?ＡＩＢｓ经过】０００圈的充放电循环后的铝??片??Ｆｉｇｕｒｅ?３．７?Ｆｉｇｕｒｅ?Ｓ４．?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｎｏｄｅ，?（ａ）?Ｉｎｉｔｉａｌ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｆｏｉｌ，?（ｂ）??Ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｎｏｄｅ?ａｆｔｅｒ?１０００?ｃｙｃｌｅｓ?ｏｆ?ｃｈａｒｇｉｎｇ／ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ．?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｒａｎｇｅ?ｆｒｏｍ?０．５?ｔｏ?２．７Ｖ．??为了证明钼箔上涂布的活性材料都参与了电池充放电过程的电极反应，将不??同质量的商业石墨涂布在钼箔上作为阴极，图２．８?（ａ）是比容量－质量图，红色虚??线是夹角４５?°的对照线，从图中可以看出，随着商业石墨质量的增加，ＡＩＢｓ的
【参考文献】：
期刊论文
[1]钾离子电池研究进展[J]. 张鼎,燕永旺,史文静,赵小敏,刘世斌,王晓敏. 化工进展. 2018(10)
[2]警惕免维护铅酸蓄电池的安全问题[J]. 齐占伟,王淑萍. 设备管理与维修. 2017(12)
[3]电动汽车用镍氢蓄电池充电发热问题的研究[J]. 陶明大,叶德龙,王金国,陈云贵,涂名旌. 汽车电器. 2001(04)
本文编号：2937069
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