凝膠聚合物鋰離子電池是在液體鋰離子電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的可充電鋰離子電池,它不僅具有液態(tài)鋰離子電池的高電壓、高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命等特點(diǎn),而且改善了液態(tài)鋰離子電池可能出現(xiàn)的漏液、爆炸等問(wèn)題,因此得到了眾多研究者的關(guān)注。為提高凝膠聚合物電解質(zhì)（GPE）的離子電導(dǎo)率和電解質(zhì)與電極的兼容性,本論文通過(guò)靜電紡絲法制備三元聚丙烯腈（PAN）/熱塑性聚氨酯（TPU）/聚苯乙烯（PS）基GPE應(yīng)用于鋰離子電池。整個(gè)實(shí)驗(yàn)工作基于三個(gè)方面進(jìn)行研究:（1）使用靜電紡絲制備出PAN/TPU,PAN/PS,TPU/PS和PAN/TPU/PS電紡膜,干燥好后分別放入1 mol/L LiPF6-EC/DMC電解液中,制備所需的GPE。研究發(fā)現(xiàn)三元共混PAN/TPU/PS基GPE的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)優(yōu)于其它三種,達(dá)到3.83×10-3S cm-1;電化學(xué)穩(wěn)定窗口為5.8 V,遠(yuǎn)比其它三種寬;在0.1C倍率下,電池的首次充放電容量分別為161.70 mAh g-1、161.44 mAh g-1;在1.0C倍率下,表現(xiàn)出150.07 mAh g-1的較高的放電容量;且力學(xué)性能好,斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)115.15%,抗拉伸強(qiáng)度9.8... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

改善GPE的性質(zhì)和性能的各種方法

所研究的整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性。Rajendran 及其同事報(bào)道，PMMA 和 PVdF 聚合物的凝膠聚合物共混物被證明是用于增強(qiáng)鋰聚合物二次電池性能的有希望的材料[50]。與基于 PEO 的 PE 相比，基于共混物的 PE 表現(xiàn)出更高的離子電導(dǎo)率，且增加了鋰/電解質(zhì)的界面性能�；诠不煳锏木酆衔矬w系，可以通過(guò)改善物理和電性能，來(lái)彌補(bǔ)來(lái)自其它 PE 的缺點(diǎn)[51]。通過(guò)在 PEO-HBP混合物中共混 BaTiO3和 LiN(CF3SO2)2鹽，制備復(fù)合聚合物電解質(zhì)。當(dāng)加入 30％的 HBP 時(shí)，獲得更高的離子電導(dǎo)率[52]。XRD 研究證實(shí)，共混聚合物體系較高的導(dǎo)電性是由于其較低的結(jié)晶度，其中聚合物之間的相互作用最大化。溶劑澆鑄技術(shù)用于制備由線性 PEO、超支化聚合物(具有末端乙�；木踇雙(三甘醇)苯甲酸酯])和 LiN(CF3SO2)2鹽組成的共混物聚合物[53]。Ramesh 和 Liew 還報(bào)道了在基于PMMA-PVC 的 PE 與 LiTFSI 混合后，增加了離子電導(dǎo)率[54]。鋰鹽的共混是降低各種聚合物基質(zhì)結(jié)晶度的常規(guī)方法。該方法證明了在促進(jìn)聚合物基質(zhì)的無(wú)定形部分中的積極影響。圖 1.2 顯示了聚合物共混物的制備模型圖。湘潭大學(xué)碩士畢業(yè)論文

圖 1.3 (A)聚合物共聚物的制備模型圖；(B)共聚物 P(VdF-HFP)的制備圖1.3.4 交聯(lián)聚合物SPE 在低溫下的高離子電導(dǎo)率與聚合物基質(zhì)的無(wú)定形性質(zhì)相關(guān)。交聯(lián) PE 在環(huán)境溫度下，顯示出良好的離子導(dǎo)電性，并表現(xiàn)出完全無(wú)定形的特征[59]。相反，交聯(lián)聚合物通常表現(xiàn)出脆性、低彈性和低加工性。Kuratomi 和合作者研發(fā)出環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷與 LiBF4或 LiN(CF3SO2)2鹽的交聯(lián)共聚物[60]。結(jié)果表明，在鋰電池中，LiN(CF3SO2)2與 LiBF4相比，表現(xiàn)出更好的循環(huán)性。所使用的鋰鹽的濃度和類型在對(duì)電池性能方面是很重要的。已經(jīng)進(jìn)行了高分子量聚氧乙烯的交聯(lián)的研究，并且新的 PE 顯示出相當(dāng)可觀的離子導(dǎo)電性和良好的機(jī)械強(qiáng)度。另一種新的化學(xué)交聯(lián) P(EO/PO)/LiN(CF3SO2)2的 CPE 已被報(bào)道。Lee 及其同事也報(bào)道了通過(guò)


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