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《天津大学》 2003年
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锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究

王占良  
【摘要】:本文首次合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-甲基丙烯酸锂)(PMAML)新型 基质材料,制备了 PVDF-HFP、PMMA 及 PMAML 复合聚合物电解质;提出了新 的聚合物电解质制备方法和电池成型方法;探讨了聚合物电解质导电机理和表征 方法;研究了聚合物锂离子电池相关的界面性质、快速测试和状态预测方法。本 工作主要围绕以下几方面进行: 分别采用抽提法和倒相法制备了 PVDF-HFP 聚合物膜,研究了增塑剂对聚合 物电解质及电极材料性能的影响,优化了电池制备工艺。膜的微观结构取决于抽 提法中造孔剂和纳米填料含量或倒相法中铸膜液的浓度、溶剂和非溶剂配比。电 解液持有量决定膜电导率大小,所制聚合物电解质电导率可达 3.53mS?cm-1,机械 强度良好。负极材料的电化学性能强烈依赖于增塑剂组成。 通过交联剂 EGD 对 MMA 进行交联,可以改善 PMMA 基凝胶聚合物电解质 机械性能。结果表明该体系最佳组成为 25%MMA,2%EGD,73%电解液,其室温 电导率为 2mS?cm-1,电化学窗口为 4.8V。 首次制备了 PMAML/PVDF-HFP 基新型聚合物电解质,并提出了挥发溶剂一 步制膜法。调节 PMAML 含量、溶剂挥发速度、环境湿度、铸膜液浓度可控制聚 合物膜的孔结构。所制聚合物电解质室温电导率可达 3.7mS?cm-1。PMAML 与 PVDF-HFP 比例和 PMAML 组成影响聚合物电解质的电导率、溶剂保持能力和界 面性质。 首次提出了一种新的聚合物锂离子电池组装工艺(简称 DC 法),直接将聚合物 材料在电极极片上涂膜,待电池成型后注入电解质溶液活化即可。DC 法工艺简单、 易于生产。制得的聚合物锂离子电池电化学性能稳定、大电流放电能力好。 用 IR、XRD 和理论模型分析了聚合物电解质导电机理,并以扩散系数和迁移 数表征了其离子传输性质。Peukert 方程和交流阻抗能很好地预测聚合物锂离子电 池荷电态,用电流递减放电法能快速测量电池倍率放电性能。 首次通过设计界面,采用交流阻抗技术详细研究了聚合物电解质(GPE)与锂电 极、嵌锂电极间界面性质。结果表明:GPE/Li 界面阻抗包括界面钝化层阻抗和电 荷传递阻抗,贮存时间、循环伏安、恒流极化等可改变界面阻抗的大小及分布, GPE/嵌锂电极界面阻抗与电极电位有关,锂离子电池阻抗随电压升高而降低。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O631

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【引证文献】
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【参考文献】
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6 刘燕;钱英;彭跃莲;刘淑秀;纪树兰;;纳米TiO_2/PVDF复合超滤膜的制备及性能研究[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
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10 薛娟琴;王召启;李伟达;田宇红;;中空纤维膜吸收低质量浓度SO_2的特性[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
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1 常雪婷;海洋优势菌种附着腐蚀Fe_3Al及其复合材料界面与机理研究[D];中国海洋大学;2010年
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7 张启波;咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究[D];昆明理工大学;2010年
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10 常大伟;挤压法糖玻璃化包埋维生素的研究[D];江南大学;2010年
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1 庞宇;纳米TiO_2的表面改性及其对聚氨酯涂层耐蚀性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
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4 梁静;钛合金精密腐蚀加工工艺及机理研究[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
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3 李为立;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备与表征[D];浙江大学;2007年
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【二级参考文献】
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7 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
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9 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
10 禹筱元;层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2与改性尖晶石LiMn_2O_4的研究[D];中南大学;2005年
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1 覃宇夏;锂离子电池大电流放电影响因素的研究[D];湖南大学;2008年
2 万丽娟;石墨烯的制备及其改性锂离子电池电极材料的研究[D];西北大学;2011年
3 仇征;新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究[D];上海交通大学;2010年
4 朱训农;磺酸液晶离聚物固态聚合物电解质离子导电性的研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 尹健;LiB负极材料结构与性能研究[D];中南大学;2005年
6 李广超;微孔凝胶锂离子聚合物电解质的制备和性能研究[D];复旦大学;2009年
7 刘琳;锂离子电池聚合物凝胶电解质的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
8 尹寿银;碳原子线的磁学、电学性质[D];南京师范大学;2005年
9 芮先宏;锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
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