本文關(guān)鍵詞：影響鋰—聚苯胺二次電池性能因素的研究

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【摘要】：聚苯胺(PANi)是一種新型的導(dǎo)電聚合物,具有非常多優(yōu)點(diǎn),如:原料來(lái)源廣泛、合成工藝簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)境穩(wěn)定性好、電化學(xué)性能優(yōu)異等,最近幾年聚苯胺在鋰二次電池正極材料方面的應(yīng)用與研究越來(lái)越熱。本文將聚苯胺/碳用作鋰二次電池的正極材料,主要針對(duì)聚苯胺的合成反應(yīng)、聚苯胺的還原反應(yīng)、小分子聚苯胺的去除、電池電解液、電池組裝工藝、電池充放電制度等因素進(jìn)行研究,并通過(guò)阻抗譜測(cè)試(EIS)和充放電測(cè)試來(lái)評(píng)估鋰-聚苯胺二次電池的性能。通過(guò)吸附雙氧化劑法來(lái)制備PANi/C復(fù)合材料,在一定的客觀(guān)條件下將反應(yīng)溫度控制得越低,以PANi/C為正極材料的電池性能越好。以水合肼為還原劑,在35℃下反應(yīng)12個(gè)小時(shí),氧化態(tài)聚苯胺能比較徹底地轉(zhuǎn)化為還原態(tài)的聚苯胺,通過(guò)XPS測(cè)試出聚苯胺的還原度為93.8%。通過(guò)紅外光譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)與本征氧化態(tài)聚苯胺相比,還原態(tài)聚苯胺醌式結(jié)構(gòu)單元上C=C和C=N振動(dòng)的衍射峰明顯減弱。通過(guò)XRD測(cè)試發(fā)現(xiàn)還原態(tài)聚苯胺比氧化態(tài)聚苯胺的結(jié)晶度更高。從高倍SEM圖像上可以比較看出,還原態(tài)聚苯胺比氧化態(tài)聚苯胺有更多的微觀(guān)線(xiàn)狀和孔狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)研究電解液對(duì)鋰-聚苯胺二次電池性能的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋰離子濃度為1.55 mol/L時(shí),電池的初始比容量較高,當(dāng)電池電解液中添加2%的碳酸亞乙烯酯(VC)時(shí),電池的循環(huán)性能最好。在多種隔膜組合中,當(dāng)使用2層玻璃纖維隔膜(AGM)時(shí),電池的容量最高,當(dāng)使用一層玻璃纖維隔膜(AGM)和一層聚丙烯隔膜(PP)復(fù)配時(shí),電池的循環(huán)性能最好。針對(duì)鋰-聚苯胺扣式電池來(lái)說(shuō),正極集流體是直徑14 mm寬的不銹鋼網(wǎng),當(dāng)正極聚苯胺質(zhì)量為12.5 mg時(shí),電池的比容量較高且循環(huán)性能較好。正極片涂覆方式與壓片方式相比,電池有更高的容量,但是循環(huán)性能比較差。不同的充放電制度對(duì)鋰-聚苯胺電池性能的影響較大,充電截止電壓越高,電池容量越高,循環(huán)性能越差(當(dāng)電壓超過(guò)3.9 V時(shí)),充放電倍率越大,電池的容量越小,但容量衰減速度變化不大,即倍率對(duì)電池的循環(huán)性能影響不大。最后,通過(guò)對(duì)鋰二次電池的市場(chǎng)情況以及聚苯胺電池的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析,得出結(jié)論:鋰-聚苯胺二次電池有廣闊的發(fā)展空間和不可估量的市場(chǎng)前景。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
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本文編號(hào)：1287993