收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型离子液体聚合物电解质的设计、合成及在锂二次电池中的应用研究

李明涛  
【摘要】:离子液体聚合物电解质既具有离子液体电解质电导率高、不挥发、不易燃等特点,同时又兼具聚合物电解质尺寸稳定性好、机械强度高、不渗漏、易加工等优点,是一种全新的安全电解质体系。本论文制备了一系列基于胍阳离子的新型固态、凝胶离子液体聚合物电解质,研究了它们的热学和电化学性能,包括热分解稳度、玻璃化转变温度、离子电导率、锂的氧化还原性、电化学窗口等;并将三种离子液体凝胶聚合物电解质应用于锂聚合物电池,进行了性能测试。 制备了以PVdF-HFP为基体,含1g13TFSI胍阳离子离子液体以及0.8 mol/kg LiTFSI锂盐的凝胶聚合物电解质。该电解质的离子电导率较高,在25℃和50℃时分别为3.16×10~(-4)和8.32×10~(-4) S cm~(-1);该电解质氧化分解电位在25℃时为5.3V(vs. Li/Li+),当温度提高到50℃时,为4.6V(vs. Li/Li+);将该电解质应用于Li/LiFePO4电池中,充放电倍率为0.1 C,电压范围2.5~(-4).0 V。电池在25℃和50℃时的首次放电容量分别为131和142 mAh g~(-1),循环稳定性较好。 合成了基于直链烷烃胍阳离子的离子液体聚合物1g2-MA-Anion,其中Anion = Br-,PF6-,BF4-,ClO4-和TFSI-,并对其热性能和电化学性能进行了系统研究。DSC和TGA结果显示,阴离子的不同对离子液体聚合物的热学性能有明显影响。1g2-MA-Anion的离子电导率和锂盐浓度之间基本遵循如下规律:在锂盐浓度较低时,离子电导率随锂盐浓度增加而增加;锂盐浓度较高时,离子电导率随锂盐浓度增加反而降低。1g2-MA-BF4/LiBF4的电导率逐渐增加当锂盐浓度达到60 wt%时,其电导率达到1.35×10~(-4) S cm-1,高于含其他阴离子的电解质。LSV测试表明, 1g2-MA-Anion的电化学稳定性较好,分解电位均在4.0 V(vs. Li/Li+)左右。 合成了离子液体聚合物1g3-MA-TFSI,并以其为基体包含了LiTFSI、纳米SiO2和1g13TFSI离子液体,制成了四组分离子液体凝胶聚合物电解质。该电解质的热稳定性较好,Tg随1g13TFSI离子液体含量的增加而降低;对于三种不同离子液体浓度的样品,均随温度的增加离子电导率呈线性增长的趋势,符合典型的Arrehenius方程,并且随着1g13TFSI的含量增加离子电导率明显增加。80℃时电池循环测试表明,在Li/LiFePO4电池中,充放电倍率为0.1 C的条件下,循环性能较好,100次循环之后放电容量依然在138 mAh g-1左右。 合成了1gd-MA-TFSI和1gd-MA-PF6两种新型离子液体聚合物,对其结构和热学稳定性进行了表征。将1gd-MA-TFSI作为聚合物基质复合离子液体1g13TFSI、锂盐LiTFSI以及纳米SiO2,制备了一种四组分离子液体凝胶聚合物电解质。根据TG分析结果,1gd-MA-PF6和1gd-MA-TFSI两种离子液体聚合物的热稳定性较好,分解温度分别为285和320℃。对于该电解质,随温度的增加离子电导率呈线性增长的趋势,符合典型的Arrehenius方程,在80℃的电导率较高达到了1.27×10~(-4) S cm-1。LSV测试表明,在50和80℃下,氧化分解电位分别在4.5和4.0 V(vs. Li/Li+)左右。在Li/LiFePO4电池中,80℃,充放电倍率为0.1 C的条件下,循环性能较好,100次循环之后放电容量依然保持在136 mAh g~(-1)左右。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 程凌燕;刘崴崴;张玉梅;王华平;;离子液体在聚合物材料加工中的应用[J];材料导报;2006年12期
2 张青山;刘爱霞;郭炳南;吴锋;;离子液体相关电解质研究进展[J];化学世界;2006年06期
3 苏光耀,李朝晖,王霞瑜,高德淑;离子液体增塑的聚合物电解质[J];应用化学;2004年09期
4 金兰英;姜艳霞;廖宏刚;曾冬梅;孙世刚;;红外光谱研究PEO基离子液体聚合物电解质[J];高等学校化学学报;2009年04期
5 古桂芬;李院华;周成冈;邢旭伟;杨问华;吴金平;;聚合物及离子液体电解质在锂二次电池中的应用[J];应用化工;2008年02期
6 杜秋亮;傅相锴;刘素娟;牛丽丹;;聚离子液体型聚合物电解质的制备及表征[J];功能材料;2011年09期
7 唐致远,薛建军,李建刚,王占良;聚合物电解质离子迁移数的测定方法[J];化学通报;2001年05期
8 王兆翔,黄碧英,薛荣坚,黄学杰,陈立泉;聚合物电解质中离子输运机制的谱学研究[J];电化学;1998年01期
9 张祥功,潘春跃,徐先华;聚合物电解质组成与结构特征的研究进展[J];上海化工;2004年04期
10 路密,史鹏飞,陈猛,尹鸽平;基于PEO的复合聚合物电解质的研究进展[J];功能高分子学报;2002年03期
11 郭小勇;;我国开发成功新型聚合物电解质[J];功能材料信息;2008年Z1期
12 王海红,张明春,杨书廷,赵林治,丁立;以聚丙烯腈为基的钠盐聚合物电解质的研究[J];功能材料;1995年06期
13 余晴春,黄海燕,吴益华;聚合物电解质化学与电化学稳定性的研究[J];科技通报;2000年05期
14 唐致远,王占良;聚丙烯腈基聚合物电解质[J];化学通报;2002年06期
15 王占良,唐致远,耿新,薛建军;新型PMMA基聚合物电解质的研制[J];物理化学学报;2002年03期
16 浦鸿汀,黄平;电致变色器件用聚合物电解质材料的研究进展[J];功能材料与器件学报;2005年02期
17 张仁刚,赵世玺,周振平,夏君磊,刘韩星;锂离子电池电解质的最新研究进展[J];功能材料;2002年02期
18 付延鲍,马晓华,杨清河,徐幸琪,宗祥福;有机—无机复合型聚合物电解质的研究进展[J];功能高分子学报;2002年02期
19 禹筱元,刘业翔,胡国荣;锂离子电池用有机电解液和聚合物电解质的研究进展[J];材料导报;2003年05期
20 李奇,熊英,夏笑虹,蒋永华;SiO_2对金属锂盐聚合物电解质导电作用的影响[J];湖南冶金;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 房少华;王继贤;金谊德;太兴尧;杨立;;锂二次电池用含醚基功能团胍阳离子离子液体电解质[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
3 严锋;;基于离子液体的微乳液聚合及其功能材料的制备[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
4 刘思思;杨军;张涛;今西诚之;山本治;武田保雄;;N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺的添加对锂电池聚合物电解质的性能影响[A];中国硅酸盐学会固态离子学分会理事会暨第一届固态离子学青年学术交流会文集[C];2011年
5 杨立;柴明;房少华;;锂二次电池用醚基功能化吡唑离子液体电解质[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
6 郑灵娣;戴晴;陈凤香;韩会景;张以群;宋春梅;黄明德;谢美然;;开环易位聚合制备含离子液体的侧链功能化聚合物[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 李君;张金桃;刘正平;;原位自由基共聚合制备SAN/[Bmim][PF6]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
8 蒋子江;齐力;;有机/无机纳米杂化电解质的FT-IR和NMR结构表征[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
9 詹天荣;张魁英;张伟;侯万国;;新型含羟基离子液体的绿色合成[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
10 陈玉娟;陈晶;张洪浩;卓克垒;王键吉;;离子液体在糖水溶液中的电导性质研究[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李明涛;新型离子液体聚合物电解质的设计、合成及在锂二次电池中的应用研究[D];上海交通大学;2011年
2 房少华;新型离子液体电解质的合成及在锂二次电池中的应用研究[D];上海交通大学;2009年
3 胡玉;离子液体稳定的金属纳米粒子催化加氢性能的研究[D];华东理工大学;2010年
4 赵新华;离子液体中清洁氧化过程的研究[D];华东师范大学;2010年
5 蒋栋;离子液体的构效关系及其在有机合成中的拓展研究[D];华东师范大学;2010年
6 谢勇冰;咪唑离子液体在辉光放电等离子体金属离子还原中的应用研究[D];天津大学;2009年
7 朱学英;若干离子液体的结构、合成和催化机理及其与溶剂相互作用的理论研究[D];山东大学;2011年
8 杨雪;功能化离子液体的合成及在金属催化中的应用[D];天津大学;2009年
9 宋智平;锂二次电池有机电极材料的研究[D];武汉大学;2011年
10 巩凯;功能化离子液体的研究及其在缩合反应中的应用[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董思明;新型离子液体聚合物电解质的合成及其在锂二次电池中的应用[D];上海交通大学;2011年
2 杜秋亮;聚咪唑类离子液体聚合物电解质的研究[D];西南大学;2011年
3 余佃宝;锂二次电池聚合物电解质的制备及其电化学性能研究[D];南昌大学;2010年
4 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
5 夏庆林;离子液体/纳米复合聚合物电解质的制备及其电化学研究[D];湘潭大学;2011年
6 李朝晖;高能锂离子电池正极材料-有机硫化合物的研究[D];湘潭大学;2001年
7 王继贤;新型离子液体电解质体系及其在锂二次电池中的应用[D];上海交通大学;2010年
8 柴明;醚基功能化吡唑类离子液体的制备及其在锂二次电池中的应用[D];上海交通大学;2013年
9 郑灵娣;侧链含离子液体的降冰片烯类衍生物的开环易位聚合[D];华东师范大学;2006年
10 汤正林;离子液体聚合物电解质和SnO_2-石墨烯复合负极材料研究[D];吉林大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 北京大学化学与分子工程学院 其鲁;中国锂二次电池正极材料的发展趋势和产业特点[N];科技日报;2003年
2 柯旺;新的溶剂——离子液体[N];北京科技报;2001年
3 李峰 段立斌;我国离子液体研究达到新高度[N];甘肃日报;2003年
4 本报驻华盛顿记者 张孟军;化学新宠——离子液体[N];科技日报;2001年
5 本报记者 李宏乾;离子液体:节能减排有作为[N];中国化工报;2010年
6 肖化;全球离子液体市场快速扩张[N];中国化工报;2010年
7 王秀兰;我国离子液体研究取得新进展[N];中国化工报;2003年
8 李宏乾;绿色溶剂:离子液体正迈向产业化[N];中国化工报;2003年
9 姚笛;我国离子液体研究取得重大突破[N];中国环境报;2003年
10 王立朝 纪晓阳;离子液体研究领域获重大突破[N];甘肃日报;2002年
 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