本文關(guān)鍵詞：硫化物固體電解質(zhì)及全固態(tài)電池性能的研究

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【摘要】：全固態(tài)鋰離子電池因?yàn)榫哂懈甙踩�、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高、耐高溫性能好、組裝簡(jiǎn)單易規(guī)模化等一系列優(yōu)點(diǎn),成為國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn),并且擁有著廣泛的應(yīng)用前景。目前硫化物全固態(tài)鋰離子電池面臨的主要問(wèn)題是:1、原料硫化鋰要求純度高、制備工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴;2、硫系Li2S-P2S5固體電解質(zhì)制備工藝有待優(yōu)化,鋰離子電導(dǎo)率有待提高,界面阻抗較大,且與正極材料、負(fù)極材料直接兼容性差,甚至有副反應(yīng)發(fā)生,進(jìn)而降低了全固態(tài)鋰離子電池的能量密度;3、正極材料與固體電解質(zhì)之間存在較大的界面阻抗,在反應(yīng)過(guò)程中存在元素的相互擴(kuò)散,破壞了固體電解質(zhì)和正極材料的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致充放電效率下降,放電容量降低,循環(huán)穩(wěn)定性差。本文通過(guò)共沉淀的方法制備了高純度的硫化鋰,通過(guò)高能機(jī)械球磨法制備了具有較高鋰離子電導(dǎo)率的70Li2S-30P2S5,同時(shí)對(duì)鈷酸鋰正極材料進(jìn)行了表面修飾,組裝了全固態(tài)鋰離子二次電池。采用X射線衍射、紫外光譜、紅外光譜、差示掃描量熱法、交流阻抗、循環(huán)伏安、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、恒電流充放電等測(cè)試手段對(duì)制備的硫化鋰、固體電解質(zhì)及組裝的全固態(tài)電池性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:(1)通過(guò)共沉淀法制備硫化鋰的過(guò)程主要經(jīng)過(guò)S8→S82-→S62-→S42-→S32-→S22-→S2-的變化,過(guò)程中無(wú)其他副反應(yīng)發(fā)生,經(jīng)過(guò)后期離心洗滌、高溫?zé)崽幚?300℃),得到了較高純度的硫化鋰。(2)通過(guò)高能機(jī)械球磨60小時(shí)制備得到玻璃態(tài)固體電解質(zhì)70Li2S-30P2S5,球磨時(shí)間為60小時(shí),并且經(jīng)過(guò)280℃熱處理后可得到具有較高離子電導(dǎo)率的微晶玻璃態(tài)固體電解質(zhì)。(3)通過(guò)溶膠-凝膠法在鈷酸鋰表面包覆了Nb2O5、Ti O2、Zr O2,包覆量在5 wt%左右。包覆后顯著提高了全固態(tài)電池的放電容量和放電平臺(tái)電壓,常溫下最大放電比容量可達(dá)112.7 m Ah/g,經(jīng)過(guò)10圈循環(huán)后的容量保持率為75.6%,100℃下最大放電比容量可達(dá)138 m Ah/g,經(jīng)過(guò)30圈循環(huán)后的容量保持率為91.3%,都顯著高于未包覆的鈷酸鋰。
【關(guān)鍵詞】：硫化鋰 固體電解質(zhì) 鈷酸鋰 表面包覆 全固態(tài)電池
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM910
【目錄】：

• 摘要5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義11
• 1.2 固體電解質(zhì)11-18
• 1.2.1 晶態(tài)固體電解質(zhì)14-15
• 1.2.2 玻璃態(tài)固體電解質(zhì)15-16
• 1.2.3 微晶態(tài)固體電解質(zhì)16-18
• 1.3 全固態(tài)電池18-22
• 1.3.1 正極材料在全固態(tài)電池中的應(yīng)用20-22
• 1.3.2 電極/電解質(zhì)界面22
• 1.4 硫化鋰的制備22-23
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與表征方法25-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器25-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑25-26
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案27-31
• 2.2.1 硫化鋰的制備27-28
• 2.2.2 固體電解質(zhì)的制備28
• 2.2.3 正極材料的表面修飾28-30
• 2.2.4 全固態(tài)電池的組裝30-31
• 2.3 材料的物理化學(xué)性能的表征31-35
• 2.3.1 X射線衍射分析31
• 2.3.2 紅外光譜分析31
• 2.3.3 紫外光譜分析31-32
• 2.3.4 差示掃描量熱分析32
• 2.3.5 掃描電子顯微鏡分析32
• 2.3.6 透射電子顯微鏡分析（Transmission Electron Microscopy, TEM）32-33
• 2.3.7 交流阻抗測(cè)試33
• 2.3.8 循環(huán)伏安測(cè)試（Cyclic Voltammetry, CV）33
• 2.3.9 恒電流充放電測(cè)試33-35
• 第3章 硫化鋰的制備與表征35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 方案一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-41
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象35-36
• 3.2.2 紫外光譜測(cè)試36-37
• 3.2.3 差示掃描量熱測(cè)試37-38
• 3.2.4 XRD表征38-39
• 3.2.5 紅外光譜測(cè)試39-40
• 3.2.6 SEM分析40-41
• 3.3 方案二實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-45
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象41
• 3.3.2 紫外光譜測(cè)試41-42
• 3.3.3 差示掃描量熱測(cè)試42-43
• 3.3.4 XRD表征43-44
• 3.3.5 紅外光譜測(cè)試44-45
• 3.3.6 SEM分析45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 固體電解質(zhì)的制備與表征47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-55
• 4.2.1 XRD分析47-48
• 4.2.2 固體電解質(zhì)DSC分析48-49
• 4.2.3 固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率分析49-54
• 4.2.4 循環(huán)伏安測(cè)試54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 全固態(tài)電池組裝與測(cè)試56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 正極材料表面修飾56-60
• 5.2.1 XRD表征56-57
• 5.2.2 SEM表征57-58
• 5.2.3 EDS表征58-60
• 5.2.4 TEM表征60
• 5.3 組裝全固態(tài)鋰離子電池60-61
• 5.3.1 制備固體電解質(zhì)60-61
• 5.3.2 組裝全固態(tài)電池61
• 5.4 常溫下電化學(xué)性能測(cè)試61-63
• 5.4.1 全固態(tài)電池充放電性能61-62
• 5.4.2 全固態(tài)電池循環(huán)性能62-63
• 5.5 加熱下電化學(xué)性能測(cè)試63-64
• 5.5.1 全固態(tài)電池充放電性能63-64
• 5.5.2 全固態(tài)電池循環(huán)性能64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73-74
• 作者簡(jiǎn)介74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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5 王偉國(guó);李衛(wèi)東;馬文強(qiáng);侯新儒;;晶態(tài)鋰離子固體電解質(zhì)的最新研究進(jìn)展[J];延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

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本文編號(hào)：711499