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PEO基镍钴酸锂离子导电膜的制备及其性质研究

2020-12-10阅读(607)

PEO基镍钴酸锂离子导电膜的制备及其性质研究

论文摘要

采用溶液浇铸法,首次选用LiNi0.8Co0.2O2为无机添加剂制备了聚环氧乙烷（poly ethylene oxide, PEO）基全固态复合聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte,SPE）膜,并与皂石、改性蒙托土（MMT）为无机添加剂制备的SPE膜等进行了比较,考察了无机添加剂的种类、含量、环境温度、锂盐含量、水分含量、体系成膜热处理时间、搅拌温度、搅拌时间等因素对体系化学及物理性能的影响,优化了制备工艺,计算了体系的活化能。利用XRD、SEM、FTIR、DSC、机械拉伸、线性扫描伏安法、计时电流法等手段对电解质膜的晶体结构、微观形貌、结构组成、机械性能、离子迁移数,电化学稳定窗口等进行了表征。XRD测试结果表明,LiNi0.8Co0.2O2等无机添加剂的加入降低了PEO的结晶度,有利于SPE膜离子电导率的提高;SEM测试表明,各无机添加剂使SPE膜更加致密和平整;FTIR测试表明,各无机添加剂的加入没有改变PEO主链的拓扑结构;DSC测试表明,LiNi0.8Co0.2O2降低了PEO的结晶相的百分含量,这与XRD的测试结果是相吻合的;机械拉伸实验表明,无机添加剂的加入提高了SPE膜的机械强度,改善了膜材料的可加工性能,同时保持了良好的塑性特征;线性扫描伏安测试表明,所制备的SPE膜电化学稳定窗口在3.5V左右,需要进一步提高;计时电流测试表明,无机添加剂提高了SPE膜的离子迁移数,其中PEO-LiClO4-LiNi0.8Co0.2O2膜材料的离子迁移数达到0.83,其离子电导率达到5×10-4S/cm（25℃）。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 聚合物锂离子电池及其工作原理
  • 1.3 聚合物电解质的特点及性能要求
  • 1.3.1 聚合物电解质的特点
  • 1.3.2 聚合物电解质的性能要求
  • 1.4 聚合物电解质的研究概况
  • 1.4.1 凝胶聚合物电解质的研究现状
  • 1.4.2 全固体聚合物电解质的研究现状
  • 1.5 聚合物电解质的无机添加剂
  • 1.5.1 镍钴酸锂
  • 1.5.2 皂石
  • 1.5.3 蒙脱土
  • 1.6 聚合物电解质的导电机理
  • 1.7 课题研究的意义和内容
  • 第2章 实验材料与仪器及研究方法
  • 2.1 实验药品与仪器
  • 2.2 无机添加剂镍钴酸锂的制备
  • 0.8Co0.2（OH）2的制备'>2.2.1 前驱体Ni0.8Co0.2（OH）2的制备
  • 0.8Co0.2O2的制备'>2.2.2 镍钴酸锂LiNi0.8Co0.2O2的制备
  • 2.3 聚合物电解质的制备
  • 2.4 聚合物电解质的表征方法
  • 2.4.1 聚合物电解质的离子电导率的测定
  • 2.4.2 离子迁移数的测试
  • 2.4.3 电化学稳定窗口测试
  • 2.4.4 聚合物电解质电池的充放电测试
  • 2.4.5 XRD测试
  • 2.4.6 FTIR测试
  • 2.4.7 SEM测试
  • 2.4.8 DSC测试
  • 2.4.9 机械拉伸测试
  • 4-镍钴酸锂聚合物电解质体系'>第3章 PEO-LiClO4-镍钴酸锂聚合物电解质体系
  • 3.1 离子电导率测试
  • 3.1.1 镍钴酸锂的加入对离子电导率的影响
  • 3.1.2 环境温度对离子电导率的影响
  • 3.1.3 镍钴酸锂含量对离子电导率的影响
  • 3.1.4 锂盐的含量对离子电导率的影响
  • 3.1.5 水的含量对离子电导率的影响
  • 3.1.6 体系成膜后热处理时间对离子电导率的影响
  • 3.1.7 搅拌温度对离子电导率的影响
  • 3.1.8 搅拌时间对离子电导率的影响
  • 3.2 离子迁移数测试
  • 3.3 电化学稳定窗口测试
  • 3.4 电池充放电测试
  • 3.5 成膜时间测试
  • 3.5.1 锂盐含量对成膜时间的影响
  • 3.5.2 水含量对成膜时间的影响
  • 3.5.3 镍钴酸锂含量对成膜时间的影响
  • 3.6 XRD测试
  • 3.7 FTIR测试
  • 3.8 SEM测试
  • 3.8.1 镍钴酸锂的加入对SPE膜表面的影响
  • 3.8.2 水分对SPE膜表面的影响
  • 3.9 DSC测试
  • 3.10 机械拉伸测试
  • 3.10.1 镍钴酸锂的加入对机械性能的影响
  • 3.10.2 镍钴酸锂的含量对机械性能的影响
  • 3.11 本章小结
  • 第4章 层状硅酸盐聚合物电解质体系
  • 4.1 离子电导率测试
  • 4.2 XRD测试
  • 4.3 FTIR测试
  • 4.4 SEM测试
  • 4.5 机械拉伸测试
  • 4.5.1 皂石和MMT的加入对SPE膜机械性能的影响
  • 4.5.2 皂石和MMT的加入量对SPE膜机械性能的影响
  • 4.6 镍钴酸锂，皂石，蒙脱土的性能比较
  • 4.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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