鋰離子電池(LIB)以其能量密度高、循環(huán)壽命長、記憶效應(yīng)小等優(yōu)點被認(rèn)為是一種重要的儲能裝置。然而,有機液體電解質(zhì)的泄漏和燃燒引起的安全問題限制了LIB的大規(guī)模應(yīng)用。凝膠聚合物電解質(zhì)(GPE)由于其耐熱性高、尺寸穩(wěn)定性好和與鋰電極的良好相容性,被認(rèn)為是一種有前途的替代品。如何制備出具有良好的孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的機械性能和高的離子電導(dǎo)率GPE是研究的主要熱點。本文采用高離子電導(dǎo)率和高熱穩(wěn)定的聚丙烯腈(PAN),具有優(yōu)異力學(xué)性能的熱塑性聚氨酯(TPU)及與電極和電解液有良好相容性的聚碳酸丙烯酯(PPC)三者共同作為基體材料,利用靜電紡絲技術(shù)制備出物理性能和電化學(xué)性能優(yōu)異的三元PAN/TPU/PPC基凝膠聚合物電解質(zhì)(GPEs)。本論文從以下三方面展開研究:(1)利用靜電紡絲技術(shù)制備出PAN/TPU/PPC、PAN/TPU、PAN/PPC、TPU/PPC基納米纖維膜。干燥后,測薄膜的物理性能:形貌、孔隙率、熱穩(wěn)定性和機械性能等。待電紡薄膜活化為GPE后,對其電化學(xué)性能進行了測試。實驗結(jié)果表明,PVDF/TPU/PPC基納米纖維薄膜的微觀形貌和熱穩(wěn)定性最好,該薄膜的拉伸強度為10.9 MPa,斷裂伸長...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 聚合物鋰離子電池
        1.2.1 聚合物鋰離子電池的組成
        1.2.2 聚合物鋰離子電池的工作原理
        1.2.3 聚合物鋰離子電池的特點
        1.2.4 聚合物鋰離子電池的發(fā)展
        1.2.5 聚合物鋰離子電池的分類
    1.3 聚合物電解質(zhì)
        1.3.1 聚合物電解質(zhì)的發(fā)展及分類
        1.3.2 聚合物電解質(zhì)的表征
        1.3.3 聚合物電解質(zhì)的要求
        1.3.4 凝膠聚合物電解質(zhì)
    1.4 凝膠聚合物體系
        1.4.1 PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)
        1.4.2 PAN基凝膠聚合物電解質(zhì)
        1.4.3 PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)
        1.4.4 PVDF基凝膠聚合物電解質(zhì)
    1.5 凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法
        1.5.1 直接凝膠法
        1.5.2 Bellcore法
        1.5.3 澆注法
        1.5.4 聚合交聯(lián)法
        1.5.5 靜電紡絲法
    1.6 本論文的主要研究思路、內(nèi)容及創(chuàng)新性
        1.6.1 本論文的研究思路
        1.6.2 本論文的創(chuàng)新性
        1.6.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 主要實驗藥品與儀器
    2.2 電極的制備及電池的組裝
    2.3 電紡纖維膜的物理性能表征
        2.3.1 傅里葉變換紅外光譜測試
        2.3.2 掃描電子顯微鏡
        2.3.3 熱重分析
        2.3.4 差示掃描熱量法
        2.3.5 電紡膜孔隙率測試
        2.3.6 電紡膜吸液率測試
        2.3.7 電紡膜力學(xué)性能測試
    2.4 電紡纖維膜電化學(xué)性能表征
        2.4.1 離子電導(dǎo)率的測定
        2.4.2 首次充放電和循環(huán)性能測試
        2.4.3 電化學(xué)穩(wěn)定窗口
第3章 不同基體電紡纖維薄膜的制備與研究
    3.1 引言
    3.2 電紡纖維膜的制備
    3.3 凝膠聚合物電解質(zhì)的制備
    3.4 電紡膜的結(jié)構(gòu)與性能研究
        3.4.1 FTIR分析
        3.4.2 SEM分析
        3.4.3 TG分析
        3.4.4 孔隙率和吸液率測試
        3.4.5 交流阻抗譜圖分析
        3.4.6 機械性能測試
        3.4.7 首次充放電測試及分析
        3.4.8 循環(huán)性能測試及分析
        3.4.9 電化學(xué)穩(wěn)定性測試分析
    3.5 結(jié)論
第4章 不同質(zhì)量比的PAN/TPU/PPC電紡膜的制備與研究
    4.1 引言
    4.2 不同質(zhì)量比的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備
    4.3 電紡膜的結(jié)構(gòu)與性能研究
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 TG分析
        4.3.3 孔隙率和吸液率測試
        4.3.4 交流阻抗譜圖分析
        4.3.5 機械性能測試
        4.3.6 充放電測試及分析
        4.3.7 循環(huán)性能測試及分析
        4.3.8 電化學(xué)穩(wěn)定性測試分析
    4.4 結(jié)論
第5章 不同濃度的PAN/TPU/PPC基電紡膜的制備與研究
    5.1 引言
    5.2 不同濃度的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備
    5.3 電紡膜的結(jié)構(gòu)與性能研究
        5.3.1 SEM分析
        5.3.2 孔隙率和吸液率測試
        5.3.3 交流阻抗譜圖分析
        5.3.4 力學(xué)性能測試
        5.3.5 充放電測試及分析
        5.3.6 循環(huán)性能測試及分析
        5.3.7 電化學(xué)穩(wěn)定性能的測試及分析
    5.4 結(jié)論
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3842021