當(dāng)前,隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,對(duì)于電池的安全性能及能量密度提出越來(lái)越高的要求,固態(tài)鋰金屬電池被認(rèn)為是最有希望的電池發(fā)展方向。然而,開發(fā)同時(shí)兼具高室溫電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口、高機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能的聚合物電解質(zhì)是其實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的重要前提。一直以來(lái)在電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,機(jī)械強(qiáng)度和電導(dǎo)率難以兼顧,針對(duì)這一問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種由機(jī)械支撐相與離子傳導(dǎo)相組成的雙相復(fù)合電解質(zhì),平衡機(jī)械強(qiáng)度與電導(dǎo)率之間的矛盾。采用理論計(jì)算系統(tǒng)研究了不同官能團(tuán)對(duì)Li⁺遷移能力的影響,對(duì)離子傳導(dǎo)相聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)其性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià),深入分析官能團(tuán)設(shè)計(jì)對(duì)電解質(zhì)性能的影響機(jī)理。設(shè)計(jì)了由聚碳乙烯酸酯（PEC）作為離子傳導(dǎo)相和PVDF-HFP作為機(jī)械支撐相的雙相復(fù)合聚合物電解質(zhì)FPEC。研究了兩種聚合物與鋰鹽的相互作用,證明鋰鹽主要溶解于PEC中,形成高鋰鹽濃度的“polymer in salt”結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率。同時(shí)利用密度泛函理論（DFT）研究了不同官能團(tuán)與Li⁺的配位作用,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明在PEC/PVDF-HFP界面,F原子參與Li⁺的配位,弱化-C=O與... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：139 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理圖[14]

隔膜:與鋰離子電池類似,為多孔且離子導(dǎo)通、電子絕緣的聚合物。鋰硫電池的工作原理與傳統(tǒng)鋰離子電池的嵌入脫出機(jī)理不同,它的充放電過(guò)程十分復(fù)雜,是硫與鋰結(jié)合的一系列可逆的氧化還原反應(yīng)。隨著硫與鋰氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行,形成了一系列可溶性的鋰多硫化物(Li2Sx,3≤x≤8)的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物L(fēng)i2S2與Li2S。

Li-O2電池,也被稱為鋰-空氣電池,但實(shí)際參與反應(yīng)的是空氣中的氧氣。Li-O2電池不需要將正極活性物質(zhì)儲(chǔ)存在電池中,因此,Li-O2比傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)具有更高的能量密度,大約11,140 Wh kg–1,幾乎可以與汽油媲美。顧名思義,Li-O2電池由一個(gè)使用氧氣的空氣正極和一個(gè)金屬鋰負(fù)極組成(見圖1-5)。正極:由于Li-O2電池的正極活性物質(zhì)為氧氣,因此不需要密封于電池體系,正極部分實(shí)際為多孔導(dǎo)電材料(一般為碳材料)及催化劑組成的空氣電極。


本文編號(hào)：2908104