收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池用聚合物电解质的制备及性能研究

胡拥军  
【摘要】: 聚合物锂离子电池是一种新型高能化学电源,具有质量比能量高、安全、无电解液泄漏、可使用软包装、外形设计灵活等优点,符合化学电源的发展趋势。本论文的目标是制备性能优良的锂离子电池用聚合物电解质,研究聚合物电池的交流阻抗,讨论电池容量衰减机理和离子传输机理。研究工作主要从以下几个方面展开: 研究了相转移法制备PVDF-HFP基微孔型聚合物电解质的工艺条件和造孔机理,制备了改性P(VDF-HFP/MMA)聚合物电解质和无纺布增强型PVDF-HFP聚合物电解质。前者通过引入MMA结构单元改善了电解质的表面性质,后者通过以无纺布为支撑介质提高了电解质的机械强度,获得的电解质孔穴丰富,吸液率高,室温离子电导率均超过1mS·cm~(-1),电化学稳定窗口在5.0V以上。其中无纺布增强型聚合物电解质制备的电池界面性质很稳定,50次循环后容量保持率为97%,1C放电容量是0.1C放电容量94%,表现出较好的电化学性能。 提出了制备聚合物微孔膜的另一种方法——直接挥发溶剂法,研究了挥发溶剂法造孔的机理,并用该法制备了PVDF-HFP/有机蒙脱石复合聚合物电解质,避免了相转移法制备有机/无机复合聚合物电解质时出现的无机颗粒“团聚”现象。当有机蒙脱石添加量为5%时,获得的复合聚合物电解质孔穴丰富,吸液率达到290%,室温离子电导率为1.51mS·cm~(-1),机械性能得到提高,制备的聚合物电池界面阻抗降低,循环50次后容量保持率达到95.9%,倍率放电性能也有所改善。 研究了聚合物电池交流阻抗图谱各部分表示的意义,提出了聚合物电池的等效电路并以此对制备的电池进行了模拟,拟合结果与实验测试结果基本一致。讨论了聚合物电池充放电循环时的容量衰减机理,认为循环过程中电解质与电极的界面性质变差使电池界面阻抗增加以及正极晶格粉化使电化学反应阻抗增加是电池容量衰减的主要原因,由此提出了改善聚合物电池循环性能的方法。 用季戊四醇和甲基丙烯酸合成出一种含较多双键和羰基的多臂星形有机物单体,并用热聚合方法制备了凝胶型聚合物电解质,通过在聚合物结构中引入乙二醇甲基丙烯酸酯,改善了电解质的性质。该方法聚合速度快,形成的聚合物网络对电解液的包容能力强,单体用量少,当电解液含量为92%时,获得的是粘性好,较柔软的半透明凝胶,室温离子电导率达到1.89mS·cm~(-1),制备的聚合物电池电化学性能与使用液态电解质电池的性能接近。另外,还用不同分子量的聚乙二醇甲基丙烯酸酯通过热聚合制备了凝胶电解质,讨论了分子链长度对电解质性能的影响,其中以二缩乙二醇甲基丙烯酸酯与电解液按1:9的配比制备的电解质性能最佳。该方法成本低,操作简单,是制备凝胶型聚合物电解质的一种简单实用的方法。 研究了凝胶电解质电导率随温度变化的关系,测量了锂离子传输,表观活化能和离子迁移数随聚合物含量的变化,发现制备的几种凝胶电解质电导率与温度的关系均偏离Arrhenius方程,而活化能及离子迁移数测试结果则表明,凝胶电解质中聚合物含量越高,化学交联点越多,锂离子迁移所需活化能就增加,离子迁移数也减少,据此提出了改善凝胶聚合物电解质性能的方法:选择分子支链长度适当的具有网状结构的高分子;在保持电解液能被聚合物网络包容的条件下,尽量降低聚合物含量,从而增加所包容的电解液及分子链本身的活动能力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜洪彦,程琥,杨勇,林祖赓;可充锂电池复合聚合物电解质研究新进展[J];电源技术;2003年S1期
2 李朝晖,苏光耀,高德淑,王霞瑜,李小平;硅钨酸锂在聚合物电解质中的应用[J];电源技术;2004年12期
3 蒋晶;苏光耀;;离子液体聚合物电解质的研究进展[J];电池;2005年06期
4 刘玉文,张勇,李小龙,顾琪萍,张翠芬,黄玉东;增塑聚合物电解质电化学性能[J];电化学;2005年01期
5 ;旭化成燃料电池高耐热氟类聚合物电解质[J];有机硅氟资讯;2005年10期
6 杨金鑫;孙方民;尹艳红;岳红云;杨伟光;杨书廷;;新型复合聚合物电解质膜的制备及性能[J];电池;2006年02期
7 卢敏;张玉清;芦雷鸣;;离子液体聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的应用[J];化工之友;2007年17期
8 张记甫;桑商斌;伍秋美;;碱性聚合物电解质的研究进展[J];电池;2007年05期
9 谷芝元;鲁道荣;许明;唐慧;;碱性固体聚合物电解质膜的制备及性能研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2010年06期
10 王风彦;屈年瑞;王洪超;;碱性聚合物电解质的应用进展及其改性研究[J];广州化工;2012年07期
11 孙通;李晓霞;郭宇翔;;全固态电致变色器件用聚合物电解质研究进展[J];兵器材料科学与工程;2012年04期
12 梁桂杰;钟志成;许杰;张增常;陈美华;李在房;和平;候秋飞;;基于新型交联聚合物电解质的准固态染料敏化太阳能电池[J];物理化学学报;2012年12期
13 陈猛,杨萍,李胜军,安道强;聚合物电解质室温电导率的研究[J];应用科技;2001年11期
14 杜洪彦,程琥,李涛,杨勇;纳米SiO_2表面基团对复合聚合物电解质性质的影响[J];电源技术;2005年05期
15 陈作锋;姜艳霞;许金梅;庄全超;黄令;董全峰;孙世刚;;一种新型复合微孔聚合物电解质及其与锂离子电池负极相容性研究[J];高等学校化学学报;2006年10期
16 潘春花;白莹;吴锋;叶霖;吴川;冯增国;;新型超支化聚合物电解质的合成及电化学性能研究[J];功能材料;2007年02期
17 张记甫;桑商斌;伍秋美;;PVA-KOH-TiO_2-H_2O复合碱性固态聚合物电解质[J];电源技术;2008年05期
18 冯婷;吴锋;吴川;白莹;叶霖;;基于超支化聚醚的固体聚合物电解质性能研究[J];华南师范大学学报(自然科学版);2009年S1期
19 郭学益;易鹏飞;王惟嘉;杨英;;染料敏化太阳能电池用琼脂糖基磁性聚合物电解质的电化学性能[J];物理化学学报;2012年03期
20 张子鹏,王标兵,顾利霞;复合型聚合物电解质的研究进展[J];功能高分子学报;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭海军;王钢;潘春跃;;无机粒子掺杂含硫聚合物电解质的制备与性能[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 范丽珍;赵淑金;南策文;;PEO-LiClO_4-SiO_2复合型聚合物电解质[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 徐先华;潘春跃;冯庆;;PEO/LiClO_4/TiO_2复合聚合物电解质的制备及电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 陈作锋;姜艳霞;孙世刚;;分子筛复合微孔型聚合物电解质及其与负极相容性研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
5 李志明;魏建功;单峰;郑震;王新灵;;多孔氟硅胶表面沉积纳米SiO_2粒子新型聚合物电解质[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
6 徐先华;潘春跃;冯庆;;PEO/LiClO_4/TiO_2复合聚合物电解质的导电性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集稀土专辑[C];2004年
7 梁亮;王玮;吴惠康;房晶瑞;鲍玉胜;;聚合物电解质的研究与进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
8 金兰英;姜艳霞;廖宏刚;孙世刚;;离子液体增塑的聚合物电解质红外透射光谱研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
9 户献雷;容敏智;阮文红;章明秋;;本征型聚合物电解质的制备与表征[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
10 黄兴兰;杨克润;谭斌;马果;王公应;邓正华;;一种特殊球状结构的聚合物电解质薄膜的制备方法[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 凌志军;锂离子电池用磷酸酯型固体聚合物电解质研究[D];清华大学;2007年
2 王立仕;锂离子电池纳米复合聚合物电解质的制备及性能研究[D];北京化工大学;2009年
3 王占良;锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究[D];天津大学;2003年
4 李雪莉;聚合物电解质隔膜及锂负极性能研究[D];复旦大学;2005年
5 高昆;微孔聚合物电解质的制备及其增强改性的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 杜洪彦;二次锂电池纳米复合聚合物电解质的制备、表征及其离子导电机理研究[D];厦门大学;2004年
7 张鹏;新型锂离子电池聚合物电解质制备及性能研究[D];复旦大学;2010年
8 程琥;锂二次电池聚合物电解质的制备、表征及其相关界面性质研究[D];厦门大学;2007年
9 高杨文;聚氧化乙烯/碱金属盐聚合物电解质结构与分子动力学的固体高分辨核磁共振研究[D];华东师范大学;2011年
10 邱玮丽;无机-有机聚合物电解质的制备与应用研究[D];复旦大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金兰英;离子液体聚合物电解质的制备及其性能研究[D];厦门大学;2008年
2 朱昌宝;离子液体复合聚合物电解质的制备和电化学性能研究[D];厦门大学;2008年
3 黄雪原;凝胶型离子液体/聚合物电解质的合成和性能研究[D];湖南师范大学;2009年
4 高安安;含硫固态聚合物电解质的合成、结构表征及导电性能研究[D];中南大学;2009年
5 高祥虎;聚偏氟乙烯基微孔聚合物电解质的制备及电化学性能研究[D];西北师范大学;2009年
6 刘毅;金属空气燃料电池聚合物电解质的合成[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 朴金丹;聚合物电解质的制备及应用研究[D];武汉大学;2005年
8 李月丽;碱性固体聚合物电解质制备及电性能的研究[D];昆明理工大学;2006年
9 蒋晶;凝胶型离子液体/聚合物电解质的制备及其性能研究[D];湘潭大学;2006年
10 王磊;单离子聚合物电解质膜的制备及其结构表征与性能研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 ;成都聚合物锂离子电池隔膜项目通过鉴定[N];今日信息报;2004年
2 本报实习记者  郭宇;锂电池在交通领域应用初露锋芒[N];中国工业报;2006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
  • 010-62982499
  • 010-62783978