【摘要】：傳統(tǒng)鋰離子電池有機(jī)電解液有揮發(fā)、易燃等缺點，給鋰離子電池帶來安全性能上的隱患。離子液體液體具有不揮發(fā)、不易燃的優(yōu)點，且在一定溫度范圍內(nèi)，電導(dǎo)率較高。功能化離子液體是在離子液體的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過引入功能化基團(tuán)改造離子液體的相關(guān)性能，本文從功能化離子液體電解質(zhì)及功能化離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)的物理化學(xué)性能及其與電極材料的相容性等方面研究了其作為鋰離子電池電解質(zhì)的可能性。 制備了兩種離子液體N-甲基-N-乙酸甲酯基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺(PPO2TFSI)和N-甲基-N-烯丙基吡咯雙三氟甲磺酰亞胺(PyrMeATFSI)，PPO2TFSI和PyrMeATFSI都具有較寬的電化學(xué)窗口，即有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性，電化學(xué)窗口均大于4.5V，分別為5.8V和5.0V。對電化學(xué)窗口的分析說明，離子液體PPO2TFSI和PyrMeATFSI可以應(yīng)用于鋰離子電池中。其熱穩(wěn)定性優(yōu)于有機(jī)電解液，室溫離子電導(dǎo)率達(dá)到10-4數(shù)量級，電解液PPO2TFSI+0.1mol/L LiTFSI和電解液PyrMeATFSI+0.8mol/L LiTFSI具有較高的tLi+，，分別為0.56和0.72。 LiFePO4正極在電解液PPO2TFSI+0.1mol/L LiTFSI中的循環(huán)伏安曲線對稱性好，LiFePO4在該電解液中表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能，20個循環(huán)，電池容量基本沒有衰減，在110mAh·g-1左右，除首次庫侖效率較低為92.4%，庫侖效率一直保持在100%附近。 LiFePO4在電解液PyrMeATFSI+0.8mol/L LiTFSI中的循環(huán)性能比較好，經(jīng)過20次循環(huán)后其容量幾乎無衰減，一直為110mAh·g-1左右。首次庫侖效率較低，為87%，經(jīng)多次循環(huán)后，庫侖效率則接近100%。 進(jìn)一步制備了離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)應(yīng)用于常用電極材料。正極材料LiFePO4在離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)中表出了良好的循環(huán)性能：室溫0.1C倍率下，LiFePO4的首次充電比容量均能達(dá)到100mAh·g-1以上，放電庫侖效率在80%左右；20次循環(huán)后比容量無明顯衰減，循環(huán)性能好。電化學(xué)阻抗譜和SEM顯示，充放電循環(huán)后，在LiFePO4電極表面均生成了某種物質(zhì)，提高了電池的充放電穩(wěn)定性。
[Abstract]:The organic electrolyte of traditional lithium ion battery has the disadvantages of volatilization and flammability, which brings hidden trouble to the safety of lithium ion battery. Ionic liquids have the advantages of nonvolatile, non-flammable, and high conductivity in a certain temperature range. Functionalized ionic liquids are based on ionic liquids to further transform the correlation energy of ionic liquids by introducing functional groups. In this paper, the possibility of functionalized ionic liquid electrolyte and functionalized ionic liquid gel polymer electrolyte as lithium-ion battery electrolyte was studied in terms of its physical and chemical properties and its compatibility with electrode materials. Two ionic liquids, N-methyl-methyl piperidine bisfluoromethyl sulfonimide (PPO2TFSI) and N-methyl-N-allyl pyrrolidine bisfluoromethyl sulfonimide (PyrMeATFSI) (PPO2TFSI) and PyrMeATFSI, have been prepared, which show good electrochemical stability. The electrochemical windows were larger than 4.5 V, 5.8V and 5.0V, respectively. The analysis of electrochemical window shows that ionic liquid PPO2TFSI and PyrMeATFSI can be used in lithium ion battery. Its thermal stability is superior to that of organic electrolyte. The ionic conductivity reaches 10-4 orders of magnitude at room temperature. The electrolyte PPO2TFSI 0.1mol/L LiTFSI and electrolyte PyrMeATFSI 0.8mol/L LiTFSI have higher tLi. The cyclic voltammetric curves of the LiFePO4 positive electrode in the electrolyte PPO2TFSI 0.1mol/L LiTFSI were symmetrical. LiFePO4 showed good cycling performance in the electrolyte. Twenty cycles showed no attenuation of the battery capacity, and the cell capacity was about 110mAh g ~ (-1). Except for the low Coulomb efficiency of 92.4% for the first time, the Coulomb efficiency has been kept around 100%. The LiFePO4 has good cycling performance in the electrolyte PyrMeATFSI 0.8mol/L LiTFSI. After 20 cycles, the capacity of the Coulomb has almost no attenuation and has been about 110mAh g-1. The first Coulomb efficiency is relatively low, 87. After several cycles, the Coulomb efficiency is close to 100. Ionic liquid gel polymer electrolytes were further prepared and used as electrode materials. The cathode material LiFePO4 shows good cycling performance in ionic liquid gel polymer electrolyte. The initial charge specific capacity of LiFePO4 can reach above 100mAh g -1 at room temperature 0.1 C ratio, and the discharge Coulomb efficiency is about 80%. After 20 cycles, the specific capacity has no obvious attenuation, and the cycle performance is good. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and SEM showed that some substance was formed on the surface of LiFePO4 electrode after charge and discharge cycle, which improved the charge and discharge stability of the battery.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2246038