【摘要】：目前鋰離子電池廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、汽車、航空航天領(lǐng)域,其中聚合物鋰離子電池代表鋰離子電池研究領(lǐng)域的最高水平,更是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。固態(tài)聚合物電解質(zhì)能有效避免液態(tài)鋰離子電池中鋰枝狀生長,以及液體泄漏、爆炸等。固態(tài)聚合物電解質(zhì)作為聚合物鋰離子電池的關(guān)鍵材料,對(duì)其研究具有重要意義。本文主要涉及兩類新型結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)的制備以及后續(xù)對(duì)其進(jìn)行的表征和性能研究。首先本文成功制備了單體2,5-二氨基苯磺酸鋰和2,2'-亞丁基二[5-氨基苯并VA唑],采用單體2,2'-亞丁基二[5-氨基苯并VA唑]和聚乙二醇二羧酸分別與有機(jī)鋰鹽2,5-二氨基苯磺酸鋰、間苯二甲酸-5-磺酸鋰進(jìn)行共聚,通過在聚合過程中調(diào)節(jié)其中兩種單體的比例,分別制備了五種不同鋰鹽濃度的含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)I和含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)II。采用紅外光譜、核磁共振譜、差示掃描量熱分析、熱失重分析分別對(duì)聚合物的結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征。將制備得到的聚酰胺電解質(zhì)采用溶液澆鑄法成功制備了聚酰胺電解質(zhì)膜,并通過交流阻抗譜、薄膜拉伸等手段分別對(duì)兩類聚酰胺電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和力學(xué)性能進(jìn)行了測試。通過差示掃描量熱分析得出隨著鋰鹽濃度升高,兩類含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度增大;通過熱失重對(duì)熱穩(wěn)定性的分析對(duì)比,得出兩類電解質(zhì)均有良好的熱穩(wěn)定性。室溫下離子電導(dǎo)率結(jié)果為含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)I膜鋰鹽濃度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)著最高的離子電導(dǎo)率,含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)II膜鋰鹽濃度為30%時(shí)對(duì)應(yīng)著最高的離子電導(dǎo)率,且經(jīng)過對(duì)比電解質(zhì)I的離子電導(dǎo)率要高于電解質(zhì)II。通過對(duì)兩類電解質(zhì)膜的拉伸可知各組分的電解質(zhì)膜均有一定的力學(xué)性能,且通過對(duì)比得出:含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)II比含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)I的力學(xué)性能要優(yōu)越。并成功將鋰鹽濃度50%的含磺酸鋰聚酰胺電解質(zhì)I作為原料制備了電池正極。最后將兩類聚酰胺電解質(zhì)膜分別組裝成紐扣電池,對(duì)其進(jìn)行了充放電測試。
[Abstract]:At present, lithium-ion batteries are widely used in mobile equipment, automobile, aerospace fields, among which polymer lithium-ion batteries represent the highest level in the field of lithium-ion batteries, and are also the focus of current research. Solid polymer electrolytes can effectively avoid lithium branch growth, liquid leakage, explosion and so on in liquid lithium ion batteries. As the key material of polymer lithium ion battery, solid polymer electrolyte is of great significance. In this paper, the preparation of two kinds of novel polymer electrolytes and their characterization and properties were studied. Firstly, the monomers 2,5-diaminobenzenesulfonic acid and 2,2o-butylbis [5-amino-benzo VAazole] were successfully prepared. The ratio of the two monomers was adjusted by adjusting the proportion of the two monomers with organic lithium salt 2,5-diaminosulfonic acid lithium and isophthalic acid-5-sulfonic acid, respectively, by using monomer 2, 2 and methylene benzo-VAazole] and polyethylene glycol dicarboxylic acid (polyethylene glycol dicarboxylic acid), respectively. Five kinds of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I and lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II. with different lithium salt concentrations were prepared respectively. The structure and thermal properties of the polymers were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, differential scanning calorimetric analysis and thermogravimetric analysis. Polyamide electrolytes were successfully prepared by solution casting. The ionic conductivity and mechanical properties of the two kinds of polyamide electrolytes were tested by AC impedance spectroscopy and film stretching. The glass transition temperature of two kinds of lithium polyamide electrolytes increased with the increase of lithium salt concentration, and the thermal stability of the two kinds of electrolytes was analyzed and compared by thermogravimetric analysis, and the results showed that the two kinds of electrolytes had good thermal stability. The results of ion conductivity at room temperature show that when the lithium salt concentration of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I film is 50%, it corresponds to the highest ion conductivity, and when the lithium salt concentration of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II membrane is 30%, it corresponds to the highest ion conductivity, and the ion conductivity of electrolyte I is higher than that of electrolyte II.. By stretching the two kinds of electrolyte membranes, it can be seen that the electrolyte membranes of each component have certain mechanical properties, and the results show that the mechanical properties of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte II are better than those of lithium sulfonic acid polyamide electrolyte I. The battery cathode was successfully prepared by using lithium salt concentration 50% lithium polyamide electrolyte I as raw material. Finally, two kinds of polyamide electrolyte membranes were assembled into button batteries, and their charge and discharge tests were carried out.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2508236