论文题目: 聚合物电解质隔膜及锂负极性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 李雪莉
导师: 江志裕
关键词: 聚合物电解质,电导率,金属锂负极,锂枝晶,集流体,电化学稳定性
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 日益严峻的全球化能源危机和环境污染已经成为当今人类社会可持续发展过程中面临的两大挑战,开发新一代高性能、长寿命、无污染、价格低廉的绿色化学电源已成为电池工业发展的必然趋势。 聚合物锂离子电池不仅具有比液态锂离子电池更高的比能量,而且由于电池中不存在游离电解质,改善了液态锂离子电池可能存在的不安全以及漏液等问题,并使电池的形状尺寸设计更加灵活。 其中全固态聚合物锂离子电池很有发展前景。以聚氧化乙烯（PEO）为基底的固体电解质是目前最受人们重视的聚合物电解质之一。但是它的室温导电率较低,尚不实用。因此,提高其室温电导率是当前应该解决的首要问题。 金属锂具有最负的电极电位和最高的金属比容量,是最有前途的负极材料。但由于充电时产生枝晶和表层粉末化,存在的安全问题限制了其在商品化电池中的应用,这一问题如果得到解决,将促使锂二次电池早日走向市场。 随着新型正极材料的发展,未来的锂离子或锂二次电池必将具有更高的电压和更高的比能量密度,这对电池集流体材料的电化学稳定性也提出了更高的要求。因此对锂离子电池常用集流体的腐蚀性能进行研究,提高正极集流体材料的耐腐蚀性能具有重要的实际意义。 为此,本论文主要针对上述问题进行了研究,并取得以下成果: 1.本论文首次采用功能型含锂的介孔材料LiAlSBA、Li-FER与PEO/LiClO4制成全固态复合聚合物电解质。与空白样品相比,所获得的复合聚合物电解质室温电导率提高了约三个数量级,在30℃～80℃温度范围内PEO复合聚合物电解质的电导率均得到提高。其他电化学性能也得到明显改善,包括:代表有效离子迁移电荷比例的阳离子转移数（t+）,盐的扩散系数（Ds）和阴、阳离子的离子扩散系数（D+,D-）都得到提高。电解质的稳定性以及锂金属和复合聚合物电解质之间的协和性也得到改善。 通过XRD、TGA、DSC、以及IR等测试手段研究分析了含锂介孔材料提高聚合物电解质电导率的内在机制。首次在填料/PEO/LiClO4聚合物电解质体系中引入偏光显微（PLM）技术。结果表明,介孔材料的加入,不仅起到阻碍聚合物链段有序排列的作用,而且聚合物电解质中的晶粒得到细化,非晶区增加。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 前言
第一节 聚合物锂离子电池
§1.1.1 聚合物锂离子电池概况
§1.1.2 全固态聚合物锂离子电池的优点
第二节 PEO全固态聚合物电解质
§1.2.1 PEO的结构
§1.2.2 PEO全聚合物固体电解质的导电机理
§1.2.3 提高固体聚合物电解质离子电导率的途径
第三节 锂金属二次电池
§1.3.1 锂金属负极的特点
§1.3.2 锂金属作为二次电池负极的缺点
§1.3.3 改善锂金属负极性能的研究
§1.3.4 锂金属负极与石墨负极的性能比较
第四节 锂离子电池的发展前景
第五节 本论文的研究内容和意义
参考文献
第二章 实验技术及试剂
第一节 实验主要仪器及药品
§2.1.1 实验药品
§2.1.2 实验仪器
第二节 实验
§2.2.1 实验材料的制备和实验装置的组装
§2.2.2 物理性能的测试及表征
§2.2.3 电化学性能研究
参考文献
第三章 PEO全固态复合聚合物电解质隔膜的制备及性能研究
第一节 实验与制备
§3.1.1 实验试剂
§3.1.2 含锂介孔材料的制备
§3.1.3 PEO复合固体聚合物电解质隔膜的制备
第二节 实验结果
§3.2.1 介孔填料的基本物理性质
§3.2.2 PEO复合聚合物电解质的电导率
§3.2.3 PEO复合聚合物电解质电导率提高的机理研究
§3.2.4 PEO复合聚合物电解质的其他电化学性质和物理性质
§3.2.5 不含锂的介孔SiO_2和无孔纳米SiO_2对PEO电导率的影响
第三节 PEO复合电解质离子迁移机理讨论
本章小结
参考文献
第四章 金属锂负极性能研究
第一节 锂表面SEI膜的特点
§4.1.1 SEI膜对锂电极性能的影响
§4.1.2 SEI膜的组成和结构
第二节 实验
§4.2.1 材料
§4.2.2 仪器
第三节 实验结果及讨论
§4.3.1 即时电位法获得的脉冲充电波形
§4.3.2 直流和脉冲电流充电过程锂表面的现场形貌变化照片
§4.3.3 交流阻抗方法研究锂的电化学沉积和溶解过程
§4.3.4 脉冲电流对锂负极库仑循环效率的影响
§4.3.5 讨论
参考文献
第五章 集流体的腐蚀电化学性能研究
第一节 集流体腐蚀行为的研究现状
第二节 实验及结果讨论
§5.2.1 电极材料的制备
§5.2.2 电化学测试
§5.2.3 不同集流体在电解质溶液中的电化学稳定性
§5.2.4 Al集流体在电解质溶液中的电化学稳定性
§5.2.5 不同表面处理对集流体腐蚀电化学稳定性的影响
参考文献
发表论文情况
致谢
论文独创性声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
- [1].新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究[D]. 周栋.清华大学2017
- [2].聚合物—纳米粒子复合电解质[D]. 熊焕明.吉林大学2004
- [3].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]. 杜洪彦.厦门大学2004
- [4].锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究[D]. 王占良.天津大学2003
- [5].聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔复合聚合物电解质的电化学性能研究[D]. 李朝晖.湘潭大学2005
- [6].原位复合法制备PAALi基与PEO基固态聚合物电解质[D]. 潘春跃.中南大学2006
- [7].微孔聚合物电解质的制备及其增强改性的研究[D]. 高昆.哈尔滨工业大学2007
- [8].锂离子电池用磷酸酯型固体聚合物电解质研究[D]. 凌志军.清华大学2007
- [9].含双(氟磺酰)亚胺阴离子的纯固态聚合物电解质的制备、表征及性质[D]. 张恒.华中科技大学2015
- [10].环糊精/聚氧乙烯碱金属盐固体聚合物电解质的核磁共振研究[D]. 杨凌云.华东师范大学2016
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