收藏本站
《南京师范大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多酸基复合材料固态电解质

张阿曼  
【摘要】:锂离子电池(LIBs)因为其优越的性能(高的能量密度等),成为重要的移动存储技术。正极、负极和电解质是锂离子电池的关键技术,其中电解质材料影响电池的安全性能。然而传统的锂离子电池使用的是液态电解质,易腐蚀电极甚至引起爆炸等安全问题。固态锂离子电池可以有效抑制锂枝晶的生长,从而获得更高的能量密度被认为是下一代储能的潜在候选者,成为近年来研究的热点。作为固态锂离子电池的重要组成部分,固态电解质由于其较宽的工作温度区间、易于加工成膜、较高的机械强度、较好的化学和电化学稳定性、较宽的工作电压窗口等优点可以用于替代液态电解质。目前已广泛应用的固态电解质有无机和聚合物固态电解质两类。但是对于无机固态电解质,存在着比如容易与锂直接反应、与水和二氧化碳接触时不稳定、在循环过程中随着电极体积的变化会增加界面电阻、加工难度大和成本高等问题,难以满足实际应用需求。相比之下,固态聚合物电解质有很好的加工灵活性、能有效地克服界面电阻和抑制锂枝晶的生长,这些优点使得固态聚合物电解质具有广阔的应用前景。目前研究较多的固态聚合物电解质通常是基于PEO或PSS等高分子与单锂离子盐(比如LiTFSI或者LiClO4等)复合的离子导电材料,但是这类材料通常表现出较低的离子电导率,难于满足实际的应用要求(10-4S cm-1)。因此,设计并构建新型的离子导电材料以实现高离子电导率是目前全世界范围内的研究热点和难点。多金属氧酸盐又叫多酸,是由抗衡阳离子和杂多阴离子组成的一类具有纳米尺寸、可调结构、富氧表面和强氧化还原性的材料。鉴于其具有的丰富抗衡阳离子,这在离子导电方面有很大的潜在应用前景,但是目前还没有将多酸应用于离子导电的先例。本论文中,我们以多酸为前躯体,将其与金属有机框架材料及含磺酸的聚合物复合,研究其在电化学储能中的应用,具体工作如下:(1)通过多酸诱导自组装的方法合成的钒多酸盐(POVs)/PSS一维杂化纳米线材料在聚合物基电解质中具有最高的Li+、Na+和K+导电性能(25℃:3.30 ×10-3、2.00 × 10-3 和 1.23 × 10-3S cm-1;70℃:2.00 × 10-1、3.00 × 10-2 和 1.71 × 10-2 S cm-1)。其中的V15/PSS-Li-l作为电解质与锂金属及LiFePO4成功地组装了固态锂电池(Li/(V15/PSS-Li-1)/LiFePO4),并且显示出优异的电化学性能。(2)采用多酸诱导自组装的方法成功合成了一系列基于不同多酸(K10V34、K7V15和HK5V10)和不同磺酸基聚合物单体(SS、SAS和AMPS)的POVs/聚合物一维杂化纳米线材料。该一维杂化纳米线材料具有很好的K+导电性能,其中所得材料V34/PSAS-K-1在聚合物基电解质中表现出优异的离子导电性能(25℃,4.74 × 10-3S cm-1;70℃,6.52 × 10-2 S Ccm-1)。(3)以乙酸铜、均苯三甲酸和多酸PMo12为原料,采用原位热压的方法制备HP-POMOFs/CC完整的电极材料并作为锂离子电池的负极材料。三维柔性碳布作为集流体提高了电极的导电性能;封装在MOFs中的多酸降低了其在电解质中的溶解,提高了电化学稳定性;HP-POMOFs/CC完整电极的制备避免了使用聚合物粘合剂,减少了非活性界面。在电流密度200 mA g-1下,HP-POMOFs/CC有很好的储锂性能。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB34;TM912

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜宪军;彭慧丽;于恒杰;张会斌;王瑛;;复合型固态电解质研究进展[J];科技视界;2019年18期
2 李利;陈林;孙岩;;硫化物固态电解质的研究进展及产业应用[J];电池工业;2018年01期
3 时方晓;李晶;陶海全;李盼;孙祥;高旭;;染料敏化太阳能电池中准固态电解质研究[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2015年06期
4 范乐庆;陈炜;吴季怀;兰章;黄妙良;林建明;;准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用[J];太阳能学报;2010年04期
5 刘广陆;蔡宁;赵颖;张苑;杨瑞霞;熊绍珍;;环保型准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用[J];影像科学与光化学;2008年06期
6 林红;庄东填;李鑫;李下蹊;李建保;;染料敏化太阳能电池用固态电解质研究进展[J];科技导报;2007年22期
7 史彦涛;孙晓丹;翁端;李恒德;;准固态电解质在染料敏化太阳能电池中的应用[J];世界科技研究与发展;2006年03期
8 王淼;杨雷;周晓文;林原;李学萍;冯树京;肖绪瑞;;一种新型的准固态电解质在染料敏化太阳能电池中的应用[J];科学通报;2006年09期
9 肖恺,闫一功,雷良才,杜元龙;固态电解质氢传感器的研究进展[J];腐蚀科学与防护技术;2001年03期
10 吴莲珠;于和亭;史少红;;固态电解质HCN传感器的研制[J];化学传感器;1987年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 闫宗楷;朱焱麟;李光;彭志;李响;张晓琨;向勇;;锂离子电池无机固态电解质的高通量实验研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
2 屈雯洁;陈人杰;吴锋;;新型固态电解质材料的研究[A];2016淮海绿色功能材料论坛暨第三届徐州清洁能源材料论坛摘要集[C];2016年
3 李厚朴;仰志斌;丘龙斌;方欣;孙浩;陈培宁;潘绍武;;用于高稳定性纤维状染料敏化太阳能电池的离子液体固态电解质[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题H 能源高分子[C];2015年
4 钟海;刘凯;王春花;徐志斌;丁飞;刘兴江;;高性能聚合物准固态电解质在锂硫电池体系中的应用[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
5 杨红;李富友;黄春辉;;高温固态染料敏化太阳能电池[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
6 霍翰宇;;有机/无机复合固态电解质用于室温固态锂电池[A];2017储能材料与能量转换技术专题会议摘要集[C];2017年
7 陈俊年;范科;彭天右;;基于离子液体和碱金属盐的非碘准固态染料敏化太阳能电池[A];2011年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
8 孙立萍;李涵;王庚超;;基于聚丙烯酸酯基准固态电解质的全固态锂硫电池[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题I:能源高分子[C];2017年
9 刘志宏;柴敬超;何为盛;刘晓晨;崔艳艳;崔光磊;;新型聚碳酸酯固态电解质及固态电池的性能研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
10 张俊;郑超;夏阳;黄辉;甘永平;陶新永;张文魁;;基于PEO/Li_6PS_5Cl复合电解质的全固态锂电池的电化学性能和界面特性[A];2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集[C];2019年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 记者 聂翠蓉;液化气让锂电池在零下60℃高效运行[N];科技日报;2017年
2 记者 王小龙;新型固态电解质有望造就完美电池[N];科技日报;2015年
3 本报记者 李惠钰;固态电解质欲破金属锂电极之困[N];中国科学报;2019年
4 本报记者 刘霞;“要做人类需要的,而非想要的事业”[N];科技日报;2019年
5 本报见习记者 赵利利;“锂”想很丰满,现实很骨感[N];中国科学报;2018年
6 陈冬青;聚焦科技创新 强化项目合作[N];九江日报;2016年
7 本报记者 焦旭;从材料结构入手提高电池能效[N];中国能源报;2013年
8 本报记者 雷册渊;2020年可能改变世界的科学大事[N];解放日报;2020年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邵重阳;石榴石型固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)及全固态锂电池的制备和性能研究[D];武汉理工大学;2017年
2 李煜宇;P2型层状氧化物钠离子固态电解质制备及性能研究[D];华中科技大学;2018年
3 徐小燕;硫基固态电解质制备、改性及其在全固态锂硫电池中的应用[D];山东大学;2019年
4 宋晔;离子液体—高分子固态电解质的性能与应用研究[D];南京理工大学;2006年
5 张丁文;染料敏化太阳能电池准固态电解质及碳基对电极研究[D];华东师范大学;2012年
6 毕世青;基于准固态电解质的染料敏化太阳能电池及光伏性能研究[D];北京化工大学;2015年
7 徐丹;基于非碘氧化还原对及固态电解质染料敏化太阳能电池的研制[D];苏州大学;2014年
8 陈俊年;新型无碘准固态电解质的研制及其在染料敏化太阳能电池中的应用[D];武汉大学;2014年
9 耿怡;自组装合成介孔氧化硅材料的形貌研究及其光伏应用[D];清华大学;2009年
10 王庆富;锂离子电池用耐热隔膜和聚合物电解质的制备及性能研究[D];青岛科技大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李政广;钛酸镧锂固态电解质薄膜的制备及性能研究[D];电子科技大学;2019年
2 程铭哲;基于锂镧锆钽氧聚合物复合固态电解质的制备和优化研究[D];电子科技大学;2019年
3 张桐;固态电解质Li_(10)GeP_2S_(12)的制备及其电化学性能研究[D];中国矿业大学;2019年
4 栗利;两种典型的固态电解质材料对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的表面改性研究[D];河南大学;2019年
5 刘芬芬;基于机器学习的固态电解质构效模型研究[D];电子科技大学;2019年
6 陈雅男;Li_2OHBr类固态电解质的制备和电化学性能研究[D];华中师范大学;2019年
7 付雪连;聚合物基锂镧锆氧固态电解质的制备及电化学性能研究[D];聊城大学;2019年
8 敖小虎;用于锂离子电池的有机无机杂化全固态聚合物电解质[D];华南理工大学;2019年
9 Balthazar BURRUS;[D];上海交通大学;2018年
10 李晓龙;PEO基固态电解质的制备和改性研究[D];湘潭大学;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026