鋰硫電池由于比容量高、硫資源豐富、價(jià)格低廉且環(huán)境友好,成為下一代高比能電池的首選。然而液態(tài)電池中鋰多硫化物的穿梭效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響其循環(huán)壽命。采用聚合物固態(tài)電解質(zhì)取代商業(yè)隔膜不僅能夠增加電池的安全性,抑制多硫化物的穿梭和鋰枝晶的生長(zhǎng)等,同時(shí)通過成分控制和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,這將顯著提高鋰硫電池的綜合性能。本論文設(shè)計(jì)采用凝膠聚合物固態(tài)電解質(zhì)制備準(zhǔn)固態(tài)鋰硫電池,分別制備了雙層電解質(zhì)膜、紫外光聚合的三維電解質(zhì)膜和具有“核殼”結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)膜,對(duì)電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率,鋰離子遷移數(shù)等進(jìn)行測(cè)試,組裝準(zhǔn)固態(tài)鋰硫電池系統(tǒng)研究了其電化學(xué)性能。（1）為了優(yōu)化電解質(zhì)層與鋰負(fù)極的界面特性,設(shè)計(jì)由高電導(dǎo)率層和過渡層構(gòu)成的雙層電解質(zhì)膜,并且在組裝電池時(shí)分別與正、負(fù)極接觸。高電導(dǎo)率層由聚丙烯腈（PAN）和Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃（LATP）組成,其中PAN作為該層的聚合物基體能充分發(fā)揮其高離子電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì),從而保證電解質(zhì)膜的電化學(xué)性能。但PAN會(huì)與鋰負(fù)極發(fā)生鈍化,因此與負(fù)極接... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

聚合物電解質(zhì)的性能要求

在固態(tài)聚合物電解質(zhì)中,鋰鹽和聚合物基體不是獨(dú)立存在的,而是通過配位作用結(jié)合,這樣不僅可以降低電解質(zhì)基體和電極的反應(yīng)活性,而且能夠更有效地傳遞鋰離子,從而提高電池整體的電化學(xué)性能和安全性能。更重要的是,無液化的電池可以大大降低電池的體積和質(zhì)量,從而進(jìn)一步提高電池的能量密度和功率密度。同時(shí),柔性的電解質(zhì)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)超薄化,而且能夠設(shè)計(jì)各種形狀來滿足不同場(chǎng)景和產(chǎn)品的需求[76]。疊片式和卷繞式是目前在市場(chǎng)上流通的倆種聚合物鋰電池,其中TCL、ATL倆家公司主要生產(chǎn)疊片式的鋰電池,索尼、東芝主要生產(chǎn)卷繞式的鋰電池。當(dāng)然,無論什么形態(tài)的電池,以目前的生產(chǎn)技術(shù)都可以將電池制備到4 mm以下的厚度[77]。圖1.4展示了柔性電池中電解質(zhì)和正負(fù)極之間的裝配模型圖,因?yàn)檎?fù)極和電解質(zhì)都可以用柔性材料來制備,這將極大地增加電池的應(yīng)用范圍,為未來鋰離子電池的發(fā)展提供了新的思路。1.3.3 準(zhǔn)固態(tài)聚合物電解質(zhì)(凝膠型聚合物電解質(zhì))

同時(shí),聚合物電解質(zhì)的改性方式也有多種,包括多種有機(jī)物共混、共聚、交聯(lián)、開發(fā)單離子導(dǎo)體聚合物電解質(zhì)、開發(fā)高鹽型聚合物電解質(zhì)、加入增塑劑、發(fā)展有機(jī)/無機(jī)復(fù)合體系等[81-83]。通過這些研究工作,全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的綜合性能得到了很大提升,但可以看到未來能夠商業(yè)化的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)必定不能通過一種改性方法獲得,而是多種改性手段的復(fù)合。圖1.6常用的塑化劑及其分子構(gòu)型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池負(fù)極材料的制備及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 嚴(yán)旭明,馮光炷,黃雪.  化工新型材料. 2019(07)
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[3]Poly（ethylene carbonate）-based electrolytes with high concentration Li salt for all-solid-state lithium batteries[J]. Zi-Jian He,Li-Zhen Fan.  Rare Metals. 2018(06)
[4]Lithium ion conduction and ion-polymer interaction in poly（vinyl pyrrolidone） based electrolytes blended with different plasticizers[J]. K.Kesavan,Chithra M.Mathew,S.Rajendran.  Chinese Chemical Letters. 2014(11)

碩士論文
[1]新型鋰硫電池正極材料及凝膠電解質(zhì)研究[D]. 趙金星.江漢大學(xué) 2019
[2]全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究[D]. 趙旭東.華中科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：2992825