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《太原理工大学》 2011年
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铝二次电池离子液体电解液及介孔炭/硫正极材料的研究

岳竞慧  
【摘要】:铝二次电池是继铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂二次电池之后的新一代化学电源。铝二次电池与其他二次电池体系相比,具有能量更大、成本更低、重量更轻、体积更小、更环保、更安全稳定、性价比更高等特点。 本文基于铝二次电池理论体系,研究了与其相匹配的离子液体电解质。用一步法制备AlCl3/三乙胺盐酸盐离子液体,并进行循环伏安和电导率测试,研究其电化学稳定窗口、电导率随温度变化曲线、热稳定性和铝的沉积溶解机制。在这基础上,研究添加不同有机溶剂对电解液的改善,在PC、THF、DCE、EC四种有机溶剂中优选出DCE和EC,再通过添加8%DCE+2%EC、7%DCE+3%EC、6%DCE+4%EC、5%DCE+5%EC,研究不同比例有机溶剂对电解液的改善。 研究了介孔炭/硫复合材料来作为铝二次电池的正极材料。用软模板法合成介孔炭材料,研究其XRD谱图、与硫复合前后的SEM图和以不同比例复合的BET变化。 研究了以介孔炭/硫复合材料为正极、以7%DCE+3%EC稀释的AlCl3/三乙胺盐酸盐离子液体为电解液、以高纯铝片为负极组成的铝二次电池,做充放电测试,并通过对比不同介孔炭与硫的复合比例对电池容量的影响,再研究不同粘结剂对电池容量的影响。 结果表明: (1) AlCl3/三乙胺盐酸盐离子液体物理和电化学性能优良,可以做为铝二次电池的电解液;通过添加不同有机溶剂,发现DCE和EC可以很好的改善铝的溶解沉积性能,氧化还原峰值电流较高,可逆性较强;通过添加不同比例混合有机溶剂,发现7%DCE+3%EC添加到离子液体中,氧化峰和还原峰更高,铝的溶解沉积可逆性更强,综合效果最佳。 (2)制备的介孔炭具有高度有序的六方形结构,且介孔炭对硫的包覆效果较好,当C:S(质量比)=1:3时,介孔炭与硫的复合效果最佳。 (3)当介孔炭与硫以1:3的比例复合、并使用CMC粘结剂时,制备的铝二次电池在30个循环后,效率达79%,初始放电容量达96.8mAh/g,最高容量达109.6mAh/g。 本文研究的离子液体电解质和介孔炭/硫正极材料对铝二次电池的容量和循环性能有较大改善,所制备的活性材料表现出良好的电化学性能。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM912

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