限制高能量密度鋰金屬電池(LMB)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題在于不可控的鋰枝晶生長(zhǎng),而安全性高的聚合物電解質(zhì)(PE)可替代液態(tài)電解液抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。交聯(lián)聚合物電解質(zhì)(CPE)和復(fù)合聚合物電解質(zhì)是兩種最有前景抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的PE。但交聯(lián)聚合物電解質(zhì)(CPE)的高離子電導(dǎo)率與高模量不可兼得,復(fù)合聚合物電解質(zhì)的復(fù)合填料存在團(tuán)聚效應(yīng),此二者嚴(yán)重阻礙了安全的鋰金屬電池(LMB)的發(fā)展。在此,提出一種同時(shí)兼容離子液體(IL)的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和均勻分散的氮化硼納米片(BNNS)的新型交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)(CCPE)。該CCPE由可紫外光固化的乙烯基離子液體/乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)(作為交聯(lián)基質(zhì))、均勻分散的二維(2D)BNNS(作為納米填料)和IL型電解質(zhì)(作為離子源)組成。通過(guò)在磷酸鐵鋰電極上進(jìn)行快速、無(wú)溶劑的原位紫外光交聯(lián)固化CCPE前驅(qū)體溶液,可制備CCPE|正極復(fù)合體,簡(jiǎn)化組裝LMB的程序和增強(qiáng)CCPE與電極之間界面接觸/粘附性。此CCPE關(guān)鍵在于,通過(guò)在PE中同時(shí)引入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和2D BNNS,即有利于構(gòu)建鋰離子的快速傳輸通道,又有利于搭建兼容IL和增強(qiáng)界面的穩(wěn)定骨架。具體內(nèi)容如下:(...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池
        1.2.1 鋰離子電池概述
        1.2.2 鋰離子電池組成結(jié)構(gòu)
    1.3 鋰金屬電池
        1.3.1 鋰金屬電池簡(jiǎn)介
        1.3.2 鋰金屬電池中的鋰枝晶
        1.3.3 抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的方法
    1.4 聚合物電解質(zhì)
        1.4.1 固態(tài)聚合物電解質(zhì)
        1.4.2 凝膠聚合物電解質(zhì)
    1.5 氮化硼
        1.5.1 六方相氮化硼(h-BN)
        1.5.2 氮化硼納米片(BNNS)
        1.5.3 氮化硼納米片的制備方法
        1.5.4 氮化硼納米片在聚合物電解質(zhì)中的應(yīng)用
    1.6 課題研究意義與研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 研究意義
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
        1.6.3 研究創(chuàng)新點(diǎn)
        1.6.4 研究結(jié)果意義
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)部分
        2.3.1 1-乙烯基-3-丁基咪唑雙三氟甲烷磺酰亞胺鹽的制備
        2.3.2 離子液體功能化氮化硼納米片的制備
        2.3.3 交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備
    2.4 物理性能測(cè)試與表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.3 熱重分析儀(TGA)
        2.4.4 光-差示掃描量熱法(Photo-DSC)
        2.4.5 傅里葉變換紅外光譜
        2.4.6 旋轉(zhuǎn)流變儀
    2.5 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.5.1 離子電導(dǎo)率
        2.5.2 鋰離子遷移數(shù)
        2.5.3 線性掃描伏安(LSV)
        2.5.4 循環(huán)伏安掃描(CV)
    2.6 電池性能測(cè)試
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.1 交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)的表征
        3.1.1 離子液體功能化氮化硼納米片
        3.1.2 填料對(duì)交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)光固化的影響
        3.1.3 填料在交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)的分散性
    3.2 交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)性能
        3.2.1 BN/IL或 BNNS/IL的特征粘度和離子電導(dǎo)率
        3.2.2 離子電導(dǎo)率
        3.2.3 電化學(xué)窗口
        3.2.4 鋰離子遷移數(shù)
        3.2.5 BN和 BNNS與鋰金屬界面穩(wěn)定性
    3.3 交聯(lián)復(fù)合聚合物電解質(zhì)組裝的電池的電化學(xué)性能
        3.3.1 充放電測(cè)試
        3.3.2 鋰電化學(xué)沉積/剝離
        3.3.3 電極的表面形態(tài)
4 總結(jié)與展望
    4.1 全文總結(jié)
    4.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章和專(zhuān)利



本文編號(hào)：3842034