本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)的改性研究

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【摘要】：凝膠聚合物電解質(zhì)(Gel Polymer Electrolytes,GPE)因兼具液態(tài)電解質(zhì)的高離子電導(dǎo)率、固態(tài)電解質(zhì)的高安全性,同時集隔膜與電解質(zhì)功能于一體,成為當前高安全性、高可靠性鋰離子電池的研究前沿與熱點。然而,GPE在機械強度、熱學穩(wěn)定性、電化學性能等方面還需要進一步改善。本論文以PVDF-HFP基聚合物電解質(zhì)為研究對象,首先研究了PMMA對PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)的共混改性;然后研究了無機納米粒子對PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的摻雜改性;最后研究了導(dǎo)鋰材料對PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的摻雜改性。主要研究結(jié)果如下:(1)研究了PMMA對PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)的共混改性。研究結(jié)果表明PMMA共混后,能顯著改進PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)的電化學性能:當PMMA的共混量為50%時,PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)具有最優(yōu)的性能,其吸液率為160%,室溫離子電導(dǎo)率達到1.35×10-3S/cm;在0.2C倍率下,初始容量為143.6m Ah/g,循環(huán)50次后容量保持率還能達到80%。(2)研究了Ti O2、Sn O2、Mo O3無機納米粒子對PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的摻雜改性。研究結(jié)果表明無機納米粒子摻雜能顯著提高聚合物電解質(zhì)的性能:5 wt%Ti O2摻雜的復(fù)合聚合物電解質(zhì)具有多孔且連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),顯著提高了其熱穩(wěn)定性;吸液率高達267%,離子電導(dǎo)率高達2.49×10-3S/cm,電化學穩(wěn)定窗口達到4.75V,在0.2C、5C倍率下,電池容量分別為188.1、80.3m Ah/g;5 wt%Sn O2摻雜的復(fù)合聚合物電解質(zhì)具有不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),吸液率高達193%,離子電導(dǎo)率達到1.52×10-3S/cm,電化學穩(wěn)定窗口達到5.25V,在0.2C、2C倍率下,電池容量分別為147.7、95.6m Ah/g;5 wt%Mo O3摻雜的復(fù)合聚合物電解質(zhì)具有密集的小孔結(jié)構(gòu),吸液率高達232%,離子電導(dǎo)率達到1.83×10-3S/cm,電化學穩(wěn)定窗口達到5.5V,在0.2C、2C倍率下,電池容量分別為173.5、100.7m Ah/g。(3)研究了導(dǎo)鋰材料Li Co O2和Li Mn2O4對聚合物電解質(zhì)的摻雜改性。研究結(jié)果表明Li Co O2和Li Mn2O4導(dǎo)鋰材料摻雜能顯著改進聚合物電解質(zhì)的電化學性能:Li Co O2和Li Mn2O4導(dǎo)鋰材料摻雜后,離子電導(dǎo)率從摻雜前的1.35×10-3S/cm分別提高到了1.64×10-3S/cm和1.90×10-3S/cm;電化學穩(wěn)定窗口分別提高到了4.25V和5.25V;將其分別運用在“Li Co O2/Li”電池和“Li Mn2O4/Li”電池中,電池的循環(huán)和倍率性能都得到了很好的改善。
【關(guān)鍵詞】：PVDF-HFP PMMA 聚合物電解質(zhì) 無機材料摻雜 鋰離子電池
【學位授予單位】：四川師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 鋰離子電池的簡介10-12
• 1.3 鋰離子電池的原理12-13
• 1.4 鋰離子電池的電解質(zhì)13-16
• 1.5 凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及改性16-19
• 1.6 本論文的立項背景及主要研究內(nèi)容19-21
• 2 實驗部分21-27
• 2.1 實驗藥品與設(shè)備21-22
• 2.2 聚合物電解質(zhì)的制備22-24
• 2.3 聚合物電解質(zhì)的表征與測試方法24-27
• 3 PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 PVDF-HFP/PMMA聚合物膜的組成和晶體結(jié)構(gòu)27-28
• 3.3 PVDF-HFP/PMMA聚合物膜的熱穩(wěn)定性28-29
• 3.4 PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率29-31
• 3.5 PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的電池性能31-32
• 3.6 本章小結(jié)32-34
• 4 無機材料改性PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究34-54
• 4.1 引言34
• 4.2 PVDF-HFP/PMMA/TiO_2復(fù)合聚合物電解質(zhì)的性能研究34-41
• 4.3 PVDF-HFP/PMMA/SnO_2復(fù)合聚合物電解質(zhì)的性能研究41-47
• 4.4 PVDF-HFP/PMMA/MoO_3復(fù)合聚合物電解質(zhì)的性能研究47-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 5 導(dǎo)鋰材料改性PVDF-HFP/PMMA聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 PVDF-HFP/PMMA/LiCoO_2導(dǎo)鋰聚合物電解質(zhì)的性能研究54-61
• 5.3 PVDF-HFP/PMMA/LiMn2O4導(dǎo)鋰聚合物電解質(zhì)的性能研究61-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 6 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻70-81
• 致謝81-82
• 碩士期間研究成果82

【參考文獻】

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本文編號：1030569