【摘要】：隨著綠色環(huán)保,節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展理念的深入,發(fā)展推行便捷式,高效無污染的儲(chǔ)能材料受到越來越多科研人員的青睞和關(guān)注。由于其優(yōu)異的綜合性能,包括高能量密度,高的操作電壓和循環(huán)穩(wěn)定,工作時(shí)長,高效等優(yōu)點(diǎn),鋰離子電池市場的實(shí)施和運(yùn)行在智能電網(wǎng)和新能源汽車等領(lǐng)域逐年提高并得到大力推行。傳統(tǒng)商業(yè)化的液體鋰離子電池,在組裝和使用過程中易產(chǎn)生泄漏、鼓包、燃燒甚至爆炸,內(nèi)部短路等安全問題。同時(shí),隔膜主要采用聚烯烴材料,難以降解,造成嚴(yán)重的白色污染。因此,開發(fā)新型環(huán)境友好的天然高分子聚合物電解質(zhì)迫在眉睫,既可避免液態(tài)電解質(zhì)引起的諸多安全問題和環(huán)境污染問題,同時(shí)提高電池的能量密度,使電池朝多元化和新型環(huán)保,輕便的方向發(fā)展。而纖維素作為天然友好型材料,來源豐富,無毒,價(jià)格低廉,奠定其在聚合物鋰離子電池中的研究基礎(chǔ)。在本實(shí)驗(yàn)中,采用簡單快速的溶液澆鑄成膜法制得纖維素凝膠膜(CE)。并對所制得的纖維素聚合物電解質(zhì)(GCE)進(jìn)行基礎(chǔ)物理性能表征和電化學(xué)性能表征。其中當(dāng)交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷(ECH)含量為5%時(shí),纖維素膜不僅呈現(xiàn)出強(qiáng)的拉伸斷裂強(qiáng)度14.61 MPa,同時(shí)吸液率高達(dá)540%。室溫下,該纖維素凝膠聚合物電解質(zhì)(GCE-5)的離子電導(dǎo)率和鋰離子遷移數(shù)分別為6.34×10-3S cm-1和0.82,同時(shí)具有良好的界面相容性與穩(wěn)定的電化學(xué)窗口 4.6 V。在2.8-4.2V工作電壓下,電池以0.2 C的倍率循環(huán)50次,首圈放電容量為145 mAh g-1,經(jīng)過50圈循環(huán)仍然有121mAhg-1的比容量,保持率為90%。說明該種交聯(lián)型纖維素凝膠電解質(zhì)可被應(yīng)用到鋰離子電池當(dāng)中。本文還通過原位聚合的方法制得交聯(lián)型甲基纖維素粘結(jié)劑(MCE),探討了不同ECH含量下的MCE的粘結(jié)強(qiáng)度、吸液性、熱力學(xué)性能和電池循環(huán)充放電前后的極片掃描電鏡等,可知當(dāng)ECH含量為7%時(shí)(MCE-7),LiFePO4/MCE-7復(fù)合電極的吸液率為36.38%,熱分解溫度為300℃,電池在充放電前后電極材料保持均一穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和良好的界面相容性。LiFePO4/MCE-7電極電池在2.5-4.2 V電壓范圍內(nèi),以0.2 C(1 C=170 mA g-1)的電流密度下循環(huán)50圈,首圈放電容量為149.5 mAh g-1,循環(huán)穩(wěn)定且展示出優(yōu)異的倍率性能。
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;TQ427.26;TQ317
【圖文】：

新型的水系粘結(jié)劑應(yīng)用于鋰離子電池也是當(dāng)今新能源開發(fā)利用的子電池簡介逡逑子電池的結(jié)構(gòu)逡逑Ｍ所示扣式電池結(jié)構(gòu)示意圖，主要由正負(fù)極、隔膜和電解液組包括：鈷酸鋰（ＬｉＣｏＣｈ）、錳酸鋰（ＬｉＭｎ０２）、磷酸鐵鋰（ＬｉＦｅＰＣＵ）和ｕｓ邋Ｊ邋Ｗ，扣ａ／．邋２０１０）；負(fù)極材料包含碳素材料（石墨、石墨烯等）和及硅材料等（Ｈｏｕ邋Ｘ邋Ｈ，邋ｄａ／．邋２０１０，邋Ｌｉ邋Ｈ，以ａ／．邋２００９）；常用的分離度、薄膜化的石油基聚烯經(jīng)的多孔膜為主，這些分離膜材料具有使離子自由穿梭，同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度大具有一定的耐酸堿性能；電解溶劑組成，常見的傳統(tǒng)電解液鋰鹽分為高氯酸鋰（ＬｉＣ１０４）、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（ＬｉＴＦＳＩ）等以及碳酸酯類的有機(jī)溶劑（Ｅｔａｃ邋Ｍ？邋ｅｔ邋ａＬ邋２０１１，邋Ｆｅｍｉｃｏｌａ邋Ａ，邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００７）邋0逡逑

關(guān)注的焦點(diǎn)。逡逑１．３．１基本組成及工作原理逡逑聚合物鋰離子電池主要由以下幾部分組合，如圖１－２所示，正極大多采用商業(yè)化逡逑的ＬｉＣｏＯ：：，ＬｉＦｅＰ０４及三元材料，而負(fù)極大多采用石墨電極等。傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子逡逑電池是由分離膜及在隔膜兩端滴加電解液；聚合物電池電解質(zhì)通常有“固體”和“膠逡逑體”兩種形態(tài)區(qū)別。聚合物電解質(zhì)可離子傳輸?shù)娮咏^緣，有一定的力學(xué)強(qiáng)度，在聚逡逑合物鋰離子電池中充當(dāng)電解液和分離膜的結(jié)合體。而工作原理基本相同，在電池充放逡逑電過程中鋰離子在電解質(zhì)材料中可逆穿梭并實(shí)現(xiàn)其在正負(fù)電極層中鋰離子的嵌入和逡逑脫出。同時(shí)從電化學(xué)角度考慮，聚合物電解質(zhì)在電池的使用過程，具備以下幾種基逡逑本性能（Ｓｅｏｌ邋Ｗ邋Ｈ，邋ｅ／邋ａ／．邋２００６，Ｓｏｎｇ邋Ｊ，邋ｅ／邋ａ／．邋１９９９，邋Ｘｕ邋Ｍ，邋ｅ／邋ａ／．邋２０１４）：逡逑（１）

ｉｇ．邋１－５．邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｐｏｒｏｕｓ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ邋ｍｅｍｂｒａｎｅｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ＰＭＭｃｏｎｔｅｎｔ．逡逑環(huán)境友好型材料用作凝膠聚合物電解質(zhì)逡逑膜在鋰離子電池中起到了兩個(gè)方面的作用：一方面分離膜在正負(fù)電極正負(fù)電極對接造成短路，起到安全保護(hù)作用；另一方面分離膜中含有大的微孔通道，提供鋰離子穿梭的路徑。而根據(jù)以上提及的商業(yè)化應(yīng)用的料以及常用凝膠聚合物基質(zhì)ＰＥＯ、ＰＡＮ、ＰＭＭＡ和ＰＶＤＦ及其一系列，由于大量的使用聚烯烴類的隔膜材料消耗石油原料，且容易出現(xiàn)易漏爆炸的安全問題；同時(shí)電池在使用過程中和廢棄后產(chǎn)生的聚烯烴隔膜材造成“白色污染”；與電極材料的界面接觸性有待提高以及凝膠自身的問題。雖然采用了共混共聚、交聯(lián)和納米材料摻雜等改性方法，但是效發(fā)新型，環(huán)境友好且無污染的，可生物降解的，高性能的聚合物電解發(fā)又一熱點(diǎn)。生物基材料（纖維素、殼聚糖、橡膠和蛋白質(zhì)等）凝膠聚合纖維素材料作為取代石油基材料是最佳選擇，正在被廣大的研究者開

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 申晨;王懷國;;我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展概況[J];新材料產(chǎn)業(yè);2019年09期

2 賈磊;;諾獎(jiǎng)得主吉野彰訪談[J];無機(jī)鹽工業(yè);2019年11期

3 徐慧銘;;隔膜對鋰離子電池安全性的影響[J];電源技術(shù);2019年11期

4 李雙;本德萍;王彩英;;鋰離子電池隔膜用非織造材料的研究[J];紡織科技進(jìn)展;2019年11期

5 張亞軍;王賀武;馮旭寧;歐陽明高;周安健;蘇嶺;楊輝前;;動(dòng)力鋰離子電池?zé)崾Э厝紵匦匝芯窟M(jìn)展[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2019年20期

6 周曉吉;劉婷婷;;鋰離子電池隔膜材料的制備及其研究進(jìn)展[J];電池工業(yè);2019年05期

7 晏婷婷;郭小明;;廢舊鋰離子電池回收處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J];江西化工;2018年06期

8 楊杰;王婷;杜春雨;閔凡奇;呂桃林;張熠霄;晏莉琴;解晶瑩;尹鴿平;;鋰離子電池模型研究綜述[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2019年01期

9 高飛;朱艷麗;齊創(chuàng);王松岑;楊凱;;鋰離子電池安全事故激源淺析[J];電源技術(shù);2019年03期

10 黃兵;;高電壓鋰離子電池組充電模式改造方案——鋰離子電池管理研究之二[J];中國金屬通報(bào);2018年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 連麗玲;李春南;黃奕釗;;新形勢下對鋰離子電池檢測標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn)及不足的思考[A];探索科學(xué)2016年6月學(xué)術(shù)研討[C];2016年

2 周恒輝;祁麗亞;信躍龍;楊程凱;吳愷;;構(gòu)建自支撐柔性高能密度鋰離子電池電極[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第三十分會(huì)：化學(xué)電源[C];2016年

3 孫維yN;于川茗;梁靜;陶占良;陳軍;;花狀二硫化鉬的制備及鋰離子電池性能的研究[A];第七屆全國物理無機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2016年

4 余小清;陳國喜;鄒嘉林;陳東云;王宣懿;;基于ANSYS的18650鋰離子電池單體穩(wěn)態(tài)熱分析[A];2017年中國汽車先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用大會(huì)論文集（《汽車實(shí)用技術(shù)》2017年第7期）[C];2017年

5 安宇鵬;張U

本文編號(hào)：2793631