隨著電子設備及電動汽車的發(fā)展,對動力儲能設備提出了更高的要求。鋰硫電池由于較高的理論比容量相當于鋰離子電池的5倍左右,并且其正極活性物質(zhì)硫的自然資源豐富,低毒性及成本低等優(yōu)點,成為下一代高能量密度二次電池的候選者。然而,鋰硫電池的內(nèi)部反應特征也使電池系統(tǒng)面臨諸多的問題,多硫化物的穿梭效應、鋰枝晶等限制了其商業(yè)化進程。隔膜作為電池的重要組成部分,對電池的性能有著重要的影響。本課題針對鋰硫電池的系統(tǒng)存在的問題制備環(huán)糊精(CD)及石墨碳(C)雙面改性靜電紡絲醋酯纖維膜作為高性能鋰硫電池隔膜。首先,制備了醋酯纖維膜(CA)、環(huán)糊精-均苯三甲酰氯獨立薄膜(CD-TMC)以及CD改性CA納米纖維膜(CD/CA)。為了提高隔膜的孔隙率與親液性,采用靜電紡絲技術(shù)制備CA納米纖維膜,探究了紡絲參數(shù)對纖維形貌和直徑的影響,并用正交實驗法對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化,利用優(yōu)化參數(shù)得到平均纖維直徑為180 nm的納米纖維膜,并對其進行部分去乙�；男浴Ｒ訡D水溶液為水相,TMC溶液為有機相,利用界面聚合法構(gòu)建CD-TMC獨立薄膜,并對其形貌結(jié)構(gòu)及組分結(jié)構(gòu)進行分析,結(jié)果表明CD與TMC交聯(lián)成功,薄膜具有自支撐結(jié)構(gòu)和一定...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰硫電池簡介
        1.2.1 鋰硫電池組成和工作原理
        1.2.2 鋰硫電池隔膜及存在的問題
    1.3 抑制穿梭效應的方法
        1.3.1 通過靜電排斥效應抑制多硫化物擴散
        1.3.2 通過空間位阻效應抑制多硫化物擴散
        1.3.3 通過化學吸附抑制多硫化物擴散
    1.4 高性能隔膜與改性技術(shù)
        1.4.1 靜電紡絲納米纖維膜
        1.4.2 分子篩膜
        1.4.3 磁控濺射技術(shù)
    1.5 立題依據(jù)和主要研究內(nèi)容
        1.5.1 立題依據(jù)
        1.5.2 課題主要研究內(nèi)容
第二章 CD/CA復合膜的制備及其物化性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料與儀器
        2.2.2 CA納米纖維膜的制備及工藝優(yōu)化
        2.2.3 CA納米纖維膜的微觀形貌表征
        2.2.4 CA納米纖維膜的改性
        2.2.5 CA納米纖維膜的FTIR測試
        2.2.6 界面聚合CD-TMC獨立膜的制備
        2.2.7 CD-TMC獨立膜的性能表征
        2.2.8 CD/CA復合膜的制備
        2.2.9 CD/CA復合膜的熱學性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 CA纖維膜的工藝優(yōu)化
        2.3.2 改性CA納米纖維膜的紅外光譜分析
        2.3.3 CD-TMC獨立膜的性能分析
        2.3.4 CD/CA復合膜的微觀形貌分析
        2.3.5 CD/CA復合膜的熱學性能分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 CD/CA復合隔膜的電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料與儀器
        3.2.2 隔膜的電解液親和性測試
        3.2.3 鋰硫電池的制備與組裝
        3.2.4 界面阻抗測試
        3.2.5 離子電導率測試
        3.2.6 鋰硫電池循環(huán)伏安性能測試
        3.2.7 鋰硫電池充放電和循環(huán)性能測試
        3.2.8 鋰硫電池倍率性能測試
        3.2.9 隔膜對多硫化物阻礙效果測試
        3.2.10 酯基與多硫化物相互作用研究
        3.2.11 CD的結(jié)構(gòu)對離子傳輸?shù)拇龠M作用研究
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 電解液親和性分析
        3.3.2 界面阻抗分析
        3.3.3 離子電導率分析
        3.3.4 循環(huán)伏安性能分析
        3.3.5 充放電性能分析
        3.3.6 循環(huán)性能分析
        3.3.7 倍率性能分析
        3.3.8 抑制多硫化物擴散效果分析
        3.3.9 酯基對多硫化物的吸附效果分析
        3.3.10 CD的結(jié)構(gòu)對鋰離子傳輸?shù)拇龠M作用分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CD/CA/C復合隔膜的制備及電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗材料與儀器
        4.2.2 磁控濺射CD/CA/C復合隔膜的制備
        4.2.3 CD/CA/C復合隔膜的微觀形貌表征
        4.2.4 CD/CA/C復合隔膜的EDS-Mapping表征
        4.2.5 界面阻抗測試
        4.2.6 離子電導率測試
        4.2.7 鋰硫電池的制備與組裝
        4.2.8 鋰硫電池循環(huán)伏安性能測試
        4.2.9 鋰硫電池充放電及循環(huán)性能測試
        4.2.10 鋰枝晶生長研究
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 CD/CA/C復合隔膜的微觀形貌分析
        4.3.2 CD/CA/C復合隔膜的EDS-Mapping分析
        4.3.3 界面阻抗分析
        4.3.4 離子電導率分析
        4.3.5 循環(huán)伏安特性分析
        4.3.6 充放電性能分析
        4.3.7 循環(huán)性能分析
        4.3.8 倍率性能分析
        4.3.9 隔膜對鋰枝晶的抑制效果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 :作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3746631