本文關(guān)鍵詞：新型聚碳酸酯聚合物電解質(zhì)的合成及性能研究　出處：《青島科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：鋰離子電池(LIBS)擁有高能量密度、高工作電壓、長壽命、環(huán)境友好、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),是目前首選的儲能裝置。然而,阻礙鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展的問題主要是如何提高電池的能量密度、如何提高電池的安全性能。傳統(tǒng)的鋰離子電池中經(jīng)常使用易燃、易揮發(fā)的有機(jī)小分子化合物作為電解質(zhì)溶劑,因此存在著火、爆炸和泄漏等安全隱患。聚合物電解質(zhì)是一種有希望替代液態(tài)電解質(zhì)的選擇,因?yàn)榫酆衔镫娊赓|(zhì)擁有良好的離子電導(dǎo)率、卓越的電化學(xué)性能、優(yōu)異的可加工性,并且不會(huì)泄漏。聚碳酸酯類聚合物電解質(zhì)不僅擁有較高的離子電導(dǎo)率、較大的鋰離子遷移數(shù)、較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口并且相對鋰金屬有良好的兼容性等優(yōu)點(diǎn),因此得到了廣泛的關(guān)注。本文設(shè)計(jì)并合成了兩種基于聚碳酸酯材料的聚合物電解質(zhì),并且應(yīng)用在鋰電池中。主要工作如下:1、首先通過酯交換合成了聚二乙二醇碳酸酯(PDEC),接著利用甲基丙烯酰氯與PDEC末端羥基反應(yīng)得到末端被甲基丙烯酸酯修飾的聚二乙二醇碳酸酯二甲基丙烯酸酯(PDEC-DMA)大分子單體,接著通過原位聚合技術(shù)制備了凝膠聚合物電解質(zhì)和全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。凝膠網(wǎng)狀聚合物電解質(zhì)(NET-PDEC)擁有較高的離子電導(dǎo)率(1.65×10-4 S·cm-1)、較寬的電化學(xué)窗口(4.5 V vs.Li+/Li)以及與鋰金屬良好的兼容性。凝膠電解質(zhì)分別應(yīng)用在Li/LiFePO4電池和高能量密度的Li/LiFe0.2Mn0.8PO4電池中,兩類電池在室溫下均表現(xiàn)出了良好的倍率性能和循環(huán)性能。全固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用在Li/LiFePO4電池中,電池在100 oC下呈現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)性能。2、利用聚二乙二醇碳酸酯(PDEC)末端活性羥基與異佛爾酮二異氰酸酯反應(yīng),隨后加入擴(kuò)鏈劑乙二胺,成功制備了聚碳酸酯型聚氨酯。凝膠態(tài)聚氨酯電解質(zhì)擁有較高的電化學(xué)穩(wěn)定窗口(可達(dá)5 V vs.Li+/Li),60 oC下的電導(dǎo)率為2.93×10-4 S·cm-1。聚氨酯電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)為0.53,并且與鋰金屬負(fù)極兼容性良好。最后凝膠態(tài)聚氨酯電解質(zhì)被應(yīng)用在Li/LiFePO4電池中,60 oC在0.1 C下循環(huán)100圈后的容量保持率為97%。
[Abstract]:Lithium ion battery (LIBS) has high energy density, high voltage, long life, environmental friendly, has no memory effect, is currently the preferred storage device. However, hinder the further development of lithium ion battery is the main problem is how to improve the energy density of the battery, such as how to improve the safety performance of the lithium ion battery. Traditional battery often used in flammable, volatile organic compounds as electrolyte solvent, so the existence of fire, explosion and leakage and other safety hazards. The polymer electrolyte is a promising alternative to liquid electrolyte choice, because the polymer electrolyte has good ionic conductivity and excellent electrochemical performance, excellent workability. And will not leak. The ionic conductivity of poly carbonate ester polymer electrolyte possesses not only high, a large number of lithium ion migration, electrochemical stability window wide and relatively Lithium metal has good compatibility and other advantages, so it has been widely concerned. This paper designed and synthesized two kinds of polymer electrolyte based on polycarbonate material, and application in lithium batteries. The main work is as follows: 1, first through the transesterification of poly glycol carbonate (PDEC), then use the methacryloyl chloride and PDEC reaction of terminal hydroxyl terminal by methyl acrylate modified poly two methyl acrylate glycol carbonate (PDEC-DMA) macromonomer, followed by in situ polymerization technology for gel polymer electrolyte and solid polymer electrolyte was prepared. The gel network polymer electrolyte (NET-PDEC) has a high ionic conductivity (1.65 x 10-4 S - cm-1), electrochemical the window wide (4.5 V vs.Li+/Li) and good compatibility with lithium metal. Gel electrolytes were used in Li/LiFePO4 cells with high energy density Li/LiFe0.2Mn0.8PO4 battery C, two types of batteries at room temperature showed the rate capability and good cycle performance. The application of all solid state electrolyte in the Li/LiFePO4 battery, the battery exhibits excellent cycle performance of.2 under 100 oC, using poly glycol carbonate (PDEC) activity and reaction of terminal hydroxyl isophorone diisocyanate. Add the chain extender, polycarbonate polyurethane was prepared. The electrochemical stability window of gel state electrolyte has higher polyurethane (up to 5 V vs.Li+/Li), the conductivity of 60 oC was the number of lithium ion migration of 2.93 * 10-4 S cm-1. polyurethane electrolyte was 0.53, and good compatibility with lithium metal anode. Finally coagulation the colloidal electrolyte was used in polyurethane Li/LiFePO4 battery, 60 oC at 0.1 C after 100 cycles the capacity retention rate is 97%.

【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O631;TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1381917