本文關(guān)鍵詞：鋰空電池復(fù)合電解質(zhì)材料及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：現(xiàn)階段,環(huán)境污染、能源短缺等問(wèn)題日益加劇,鋰空電池因其高能量密度而受到世界各地學(xué)者及研究人員的廣泛關(guān)注。其中,有機(jī)系鋰空電池得到最多關(guān)注,鋰空電池的研究受到溶劑揮發(fā)、電解液分解、鋰負(fù)極易腐蝕、正極空隙堵塞等等問(wèn)題的制約。電解液、正極材料及負(fù)極保護(hù)問(wèn)題是當(dāng)前鋰空電池研究的熱點(diǎn),其中如何在提高電池性能的基礎(chǔ)上提高電解液的穩(wěn)定性成為目前研究的難題之一。本文主要研究復(fù)合電解質(zhì)材料及其在鋰空電池中的應(yīng)用,以期找到一種高效電化學(xué)性能的有機(jī)復(fù)合電解質(zhì)材料。通過(guò)對(duì)電解液溶質(zhì)、溶劑特性的研究,系統(tǒng)地從電導(dǎo)率、粘度、交流阻抗、循環(huán)伏安、恒流充放電、功率及能量特性對(duì)不同電解質(zhì)鋰空電池性能的影響進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)當(dāng)以EC/EMC/DMC為有機(jī)溶劑與Li PF6、Li PF6-Li TFSI、Li PF6-Li BF4配制復(fù)合電解質(zhì)時(shí),Li PF6-Li BF4-EC/EMC/DMC體系復(fù)合電解質(zhì)的鋰空電池性能最佳,在0.1 m A cm-2電流密度下得到首次放電比容量3163 m Ah g-1,電流密度為0.01—0.25 m A cm-2,輸出電壓穩(wěn)定且較高。這使得該體系具有較高的研究?jī)r(jià)值。但是,該復(fù)合電解質(zhì)的循環(huán)性能較差,因此須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,以提高該體系電池循環(huán)性能。(2)當(dāng)以Li PF6為溶質(zhì)與EC/EMC/DMC、EC/EMC/DMC-[Emim]BF4、EC/EMC/DMC-[DEME]TFSI配制復(fù)合電解質(zhì)時(shí),Li PF6-EC/EMC/DMC-[Emim]BF4體系復(fù)合電解質(zhì)的鋰空電池性能最佳,在0.025 m A cm-2電流密度下得到首次放電比容量2672 m Ah g-1,且在0.1 m A cm-2電流密度下穩(wěn)定循環(huán)15次。(3)當(dāng)以Li PF6-Li BF4為溶質(zhì),EC/EMC/DMC-[Emim]BF4為溶劑配制復(fù)合電解質(zhì)時(shí),0.1 m A cm-2電流密度下得到首次放電比容量2959 m Ah g-1,并穩(wěn)定循環(huán)30次以上。但是,由于該體系引入離子液體,只適宜鋰空電池在電流密度小于等于0.1 m A cm-2時(shí)工作。
【關(guān)鍵詞】：鋰空電池 復(fù)合電解質(zhì) 有機(jī)系 離子液體 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：渤海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 研究背景11
• 1.2 鋰空電池工作原理11-13
• 1.3 鋰空電池研究現(xiàn)狀13-23
• 1.3.1 鋰空電池陰極13-18
• 1.3.1.1 碳材料13-14
• 1.3.1.2 復(fù)合材料14-15
• 1.3.1.3 非碳材料15-18
• 1.3.2 鋰空電池陰極催化劑18-20
• 1.3.3 鋰空電池陽(yáng)極20-22
• 1.3.4 鋰空電池電解質(zhì)22-23
• 1.4 選題的研究?jī)?nèi)容23-24
• 2 實(shí)驗(yàn)方法和原理24-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及化學(xué)試劑24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法25-27
• 2.2.1 空氣電極的制備25-26
• 2.2.2 電解液的制備26
• 2.2.3 單電池的組裝與測(cè)試26-27
• 2.3 表征方法27-28
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡27
• 2.3.2 電導(dǎo)率測(cè)試27-28
• 2.3.3 粘度測(cè)試28
• 2.4 電化學(xué)性能測(cè)試28-29
• 2.4.1 恒流充放電測(cè)試28
• 2.4.2 交流阻抗測(cè)試28
• 2.4.3 循環(huán)伏安測(cè)試28-29
• 3 鋰空電池電解液溶質(zhì)特性研究29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 復(fù)合電解質(zhì)的制備29-30
• 3.3 復(fù)合電解質(zhì)的電化學(xué)性能測(cè)試30
• 3.4 結(jié)果與討論30-41
• 3.4.1 離子電導(dǎo)率分析30-31
• 3.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試分析31-34
• 3.4.3 交流阻抗分析34-35
• 3.4.4 充放電性能分析35-37
• 3.4.5 比容量、功率、能量特性37-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 鋰空電池電解液溶劑特性研究42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 復(fù)合電解液的制備42
• 4.3 復(fù)合電解質(zhì)的電化學(xué)性能測(cè)試42-43
• 4.4 結(jié)果與討論43-54
• 4.4.1 離子電導(dǎo)率分析43
• 4.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試分析43-45
• 4.4.3 交流阻抗分析45-47
• 4.4.4 充放電性能分析47-50
• 4.4.5 比容量、功率、能量特性50-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 鋰空電池復(fù)合電解質(zhì)材料研究55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 復(fù)合電解液的制備55
• 5.3 復(fù)合電解質(zhì)的電化學(xué)性能測(cè)試55
• 5.4 結(jié)果與討論55-64
• 5.4.1 離子電導(dǎo)率、粘度、熱重分析55-56
• 5.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試分析56-57
• 5.4.3 交流阻抗分析57-58
• 5.4.4 充放電性能分析58-61
• 5.4.5 比容量、功率、能量特性61-64
• 5.5 電解液補(bǔ)給式鋰空電池64-66
• 5.5.1 鋰空電池結(jié)構(gòu)示意圖64-65
• 5.5.2 首次放電情況65-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 發(fā)表論文情況74-75
• 致謝75-76

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