發(fā)布時間：2019-01-18 21:06

【摘要】：鋰離子電池是目前能量密度較高的二次電池，，自20世紀(jì)90年代商業(yè)化以來得到迅速的發(fā)展，占領(lǐng)了便攜式電子設(shè)備的大部分市場。隨著鋰離子二次電池技術(shù)的突破，更高能量密度的電池成為下一代鋰離子電池研發(fā)追求的目標(biāo)，也引起了企業(yè)家和科學(xué)家對電動汽車用動力鋰離子電池的濃厚興趣。 尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)因具有工作電壓高、能量密度高、對環(huán)境無污染等優(yōu)點被認(rèn)為最有可能大規(guī)模應(yīng)用到電動汽車的正極材料之一。但由于目前商用電解液在高電壓下的氧化分解和高溫下Mn的溶解使得尖晶石材料的循環(huán)性能尤其是高溫性能較差，限制了它們在電動汽車方面的應(yīng)用。針對以上問題，本論文提出了分別從電解液成膜添加劑和凝膠聚合物電解質(zhì)兩個方面對鋰離子電池循環(huán)性能進行改進的方法，主要內(nèi)容如下： 1、概述了鋰離子電池電解液的組成、正極成膜添加劑的研究現(xiàn)狀及凝膠聚合物電解質(zhì)的分類和制備方法，并據(jù)此提出了本論文的研究方向和內(nèi)容。 2、通過篩選將噻吩作為電解液添加劑用于改善LNMO//Li電池的循環(huán)性能。理論計算及LSV測試顯示噻吩的氧化聚合電位為4.3V，低于溶劑的氧化電位，其可以優(yōu)先在正極表面氧化聚合形成聚合物保護膜。噻吩作為電解液添加劑可明顯改善LNMO//Li電池循環(huán)性能。在電解液中加入體積分?jǐn)?shù)0.05%噻吩后，電池室溫1C下200次后容量保持率由89.2%提高到93.9%，但其對電池高溫性能改善不明顯。TEM證實了噻吩聚合物膜的存在，SEM、EIS、XPS、TG-DSC測試表明噻吩在正極表面形成的聚合物膜可以有效抑制電解液的分解，減小充放電循環(huán)過程中電池內(nèi)阻的增加，并能提高電池滿電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性。 3、通過篩選將二苯醚(DPE)作為電解液添加劑用于改善LNMO//Li電池的高溫循環(huán)性能。理論計算及LSV測試顯示DPE的氧化聚合電位為4.5V，低于溶劑的氧化電位，其可以優(yōu)先在正極極片表面氧化聚合成膜。DPE作為電解液添加劑可明顯改善LNMO//Li電池高溫循環(huán)性能。在電解液中加入體積分?jǐn)?shù)0.1%DPE后，電池55C、1C下100次后容量保持率由41.2%提高到90.5%。TEM表明DPE在LNMO顆粒表面形成了均勻的聚合物膜，其厚度大約18nm。SEM、EIS、XRD、FTIR、DSC測試表明電解液在高溫高電壓下的分解和活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞是電池容量衰減的主要原因，DPE在正極表面形成的聚合物膜能有效抑制電解液在高溫下的分解，防止尖晶石結(jié)構(gòu)的破壞，減緩電池內(nèi)阻的增加，提高電池滿充電狀態(tài)下的安全性能。 4、采用澆鑄法制備了納米SiO2/PVDF/PMMA復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)。通過對PVDF/PMMA質(zhì)量配比、增塑劑類型、鋰鹽濃度、SiO2摻雜量的優(yōu)化，得出了制備納米SiO2摻雜PVDF/PMMA基凝膠電解質(zhì)的最佳條件為：PVDF/PMMA(3:1)、增塑劑類型EC+PC、鋰鹽濃度1mol/L、SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。測試表明最佳條件下制備的聚合物電解質(zhì)150C之前基本處于熱穩(wěn)定狀態(tài)，室溫下離子電導(dǎo)率達5.54mS/cm，電化學(xué)穩(wěn)定窗口5.2V，鋰離子遷移數(shù)為0.55。55C下循環(huán)性能表明，使用GPE的電池首次放電容量稍高于使用液態(tài)電解液的電池，35次循環(huán)后LiMn2O4//Li電池容量保持率由75.4%提高到80.9%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【參考文獻】

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1 馮祥明;鄭金云;李榮富;李中軍;;鋰離子電池過充短路添加劑[J];電源技術(shù);2008年09期

2 李賀;孔令麗;張瑩瑩;于申軍;梁廣川;;鋰離子電池電解液阻燃添加劑的研究進展[J];電源技術(shù);2009年09期

3 韓坤明;魯?shù)罉s;;納米SiO_2/LiClO_4/PVDF-HFP復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及其電化學(xué)性能[J];復(fù)合材料學(xué)報;2008年03期

4 田雷雷;莊全超;王蓉;崔永莉;方亮;強穎懷;;Li_2CO_3添加劑對石墨電極性能的影響[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2010年12期

5 李朝暉;張漢平;張鵬;吳宇平;;偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物基微孔-凝膠聚合物電解質(zhì)的研究進展[J];高分子通報;2007年07期

6 胡擁軍;陳白珍;;一種嵌段星形凝膠聚合物電解質(zhì)的制備與性能[J];化工進展;2010年07期

7 莊全超;徐守冬;邱祥云;崔永麗;方亮;孫世剛;;鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜分析[J];化學(xué)進展;2010年06期

8 張千玉;張宇婷;秋沉沉;付延鮑;馬曉華;;4-溴苯甲醚用作鋰離子電池過充保護添加劑的研究[J];化學(xué)學(xué)報;2009年15期

本文編號：2411110