本文關(guān)鍵詞：多孔型聚合物電解質(zhì)的界面性能及其機(jī)械性能研究

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【摘要】：聚合物鋰離子電池(Polymer lithium ion batteries,簡(jiǎn)稱PLIBs)具有綠色環(huán)保和安全性能好等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。目前,關(guān)于PLIBs的熱點(diǎn)主要集中在聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率、機(jī)械性能和電化學(xué)穩(wěn)定窗口等方面,對(duì)于影響電極/聚合物電解質(zhì)(Electrode/polymer electrolyte,簡(jiǎn)稱E/P)界面相容性的研究相對(duì)較少。E/P界面相容性對(duì)PLIBs安全性能有著重要影響,諸如電池爆炸、自燃等安全問題都和其密切相關(guān),因此研究PLIBs的E/P界面性能有著重要意義。聚合物電解質(zhì)作為PLIBs的核心組成部分,也是E/P界面相容性研究的重要對(duì)象。在聚合物電解質(zhì)中,多孔型聚合物電解質(zhì)(Porous polymer electrolyte,簡(jiǎn)稱PPE)與純固態(tài)聚合物電解質(zhì)比較電導(dǎo)率較高,與凝膠聚合物電解質(zhì)相比機(jī)械性能較好。因此,本論文優(yōu)化PPE的制備工藝,通過優(yōu)化其E/P界面相容性來減小其界面阻抗并提高機(jī)械性能,以緩和其機(jī)械性能和電導(dǎo)率相容性差的難題。為優(yōu)化PPE界面性能和機(jī)械性能,本論文選取了納米Al2O3、植酸(Phytic acid,簡(jiǎn)稱PA)作為摻雜劑制備了兩種體系的多孔聚合物電解質(zhì),并對(duì)它們的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、熱性能、界面性能等展開研究。本論文的主要內(nèi)容如下:(1)在第1章中,對(duì)PLIBs的研究背景和E/P界面形成機(jī)理及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。E/P界面研究現(xiàn)狀主要分為影響因素和研究方法,其中影響因素從電極材料、聚合物電解質(zhì)基體、鋰鹽、增塑劑和離子液體、無機(jī)填料及其他影響因素等幾個(gè)方面進(jìn)行展開介紹,研究方法主要從顯微法、交流阻抗法、譜學(xué)法、原位研究法四個(gè)方面進(jìn)行說明;(2)在第2章中,主要介紹本論文的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備、試劑、電池組裝技術(shù)、聚合物電解質(zhì)的表征方法和技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容以及對(duì)它們測(cè)試的條件進(jìn)行了說明;(3)在第3章中,制備了納米Al2O3摻雜的PPE膜,并對(duì)其的制備工藝、頻率選擇、聚合物電解質(zhì)的微觀形貌、熱性能、界面性能、機(jī)械性能等進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究和說明。納米Al2O3可以有效地提高PPE膜的拉伸強(qiáng)度、熱性能和E/P界面性能,然而卻存在著減小斷裂伸長(zhǎng)率的不足。當(dāng)納米Al2O3比重為10%時(shí),PPE綜合性能最好,其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為3.37 MPa和22.6%,且時(shí)間影響下的界面阻抗穩(wěn)定時(shí)為450Ω左右;(4)在第4章中,使用PA作為交聯(lián)劑和摻雜劑來提高PPE的機(jī)械性能和界面性能,其對(duì)機(jī)械性能中的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)提升作用。含15 wt.%PA的PPE具有最佳的綜合性能,其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為2.85 MPa和45.7%,且以時(shí)間作為影響因素的界面阻抗穩(wěn)定時(shí)為560Ω左右。同時(shí),PA在聚合物電解質(zhì)中具有造孔功能,可以通過控制PA與聚合物之間的比重來優(yōu)化聚合物電解質(zhì)膜表面和內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu),該孔隙呈現(xiàn)三維橢圓形立體結(jié)構(gòu)。與第3章中使用的傳統(tǒng)方式相比,而且PA具有環(huán)境友好、生物相容性好、價(jià)格低廉、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。因此,PA體系PPE在電動(dòng)汽車上應(yīng)用具有良好的前景。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 多孔型聚合物電解質(zhì) PEO-PMMA共混 納米Al2O3 植酸 機(jī)械性能 E/P界面相容性
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 論文研究背景11-14
• 1.2 E/P界面形成機(jī)理14-15
• 1.3 E/P界面研究的現(xiàn)狀15-28
• 1.3.1 E/P界面影響因素15-23
• 1.3.2 E/P界面研究方法23-28
• 1.4 E/P界面研究的目的與意義28-29
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容及論文創(chuàng)新點(diǎn)29-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分31-35
• 2.1 前言31
• 2.2 主要試劑和儀器31-33
• 2.2.1 主要試劑31-32
• 2.2.2 主要儀器32-33
• 2.3 電池組裝33
• 2.4 聚合物電解質(zhì)的表征方法與技術(shù)33-35
• 2.4.1 掃描電子顯微鏡測(cè)試33
• 2.4.2 傅里葉紅外光譜33
• 2.4.3 X射線光電子能譜33
• 2.4.4 熱性能表征33
• 2.4.5 交流阻抗測(cè)試33-34
• 2.4.6 機(jī)械性能測(cè)試34-35
• 第三章 納米氧化鋁增強(qiáng)多孔型聚合物電解質(zhì)35-50
• 3.1 前言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-48
• 3.3.1 制備工藝的優(yōu)化36
• 3.3.2 微觀形貌表征36-39
• 3.3.3 傅里葉紅外光譜分析39-40
• 3.3.4 熱性能分析40
• 3.3.5 交流阻抗分析40-48
• 3.3.6 機(jī)械性能分析48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 植酸增強(qiáng)多孔型聚合物電解質(zhì)50-67
• 4.1 前言50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)50-51
• 4.3 結(jié)果與討論51-65
• 4.3.1 制備工藝優(yōu)化51
• 4.3.2 微觀形貌表征51-53
• 4.3.3 傅里葉紅外光譜分析53-54
• 4.3.4 X射線光電子能譜分析54-55
• 4.3.5 熱性能分析55-56
• 4.3.6 交流阻抗分析56-64
• 4.3.7 機(jī)械性能分析64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-77
• 致謝77-78
• 附錄A （攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及專利目錄）78

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