共混型聚合物固態(tài)電解質(zhì)的性能研究及其在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、有關(guān)鋰離子電池燃燒甚至起火爆炸的安全事故現(xiàn)象在這些年時(shí)有發(fā)生，鋰離子電池的安全問題成為研究者的關(guān)注重心。聚合物電解質(zhì)是解決鋰離子電池安全性能的關(guān)鍵材料，而聚合物鋰鹽作為一類新型電解質(zhì)材料，可以有效解決鋰電池電解質(zhì)電導(dǎo)率低和機(jī)械性能較差的問題。本論文主要圍繞一種新型聚合物電解質(zhì)膜展開研究，電解質(zhì)薄膜通過溶液澆鑄制備。通過分析共混型聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)性能，熱力學(xué)性能和機(jī)械性能，研究和分析共混型聚合物電解質(zhì)膜的性能與結(jié)構(gòu)組成的聯(lián)系，以改善鋰

2、離子電池聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，電化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)械性能和安全性能。
　　在論文的第一部分，作者對(duì)鋰離子電池聚合物電解質(zhì)的發(fā)展歷史做了歸納和總結(jié)，對(duì)鋰離子電池的組成結(jié)構(gòu)、應(yīng)用分類和工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單說明。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，著重對(duì)均聚、共聚和離子液體型這三類新型聚合物電解質(zhì)鋰鹽開展了分析和總結(jié)。同時(shí)以結(jié)構(gòu)和性能為出發(fā)點(diǎn)，綜述了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外聚合物電解質(zhì)和聚合物鋰鹽應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)展。并且對(duì)未來的研究方向和重點(diǎn)進(jìn)行了展望。
　

3、　第二章介紹實(shí)驗(yàn)的藥品和使用的儀器，介紹了聚合物電解質(zhì)膜的制備工藝和電池組裝的基本步驟。同時(shí)將表征測(cè)試的一系列內(nèi)容如掃描電鏡，紅外光譜，交流阻抗等和聚合物膜在電化學(xué)，機(jī)械性能和高溫穩(wěn)定性能測(cè)試做出了詳細(xì)的說明。
　　第三章主要將鋰鹽LiClO4/LiTFSI與PEO和PMMA聚合物基體復(fù)合，使用溶液澆鑄法制備了不同的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)（solid polymer electrolyte,SPE）薄膜。PMMA和PEO共混的聚合物基

4、體可以同時(shí)解決 PEO室溫電導(dǎo)率低和PMMA機(jī)械強(qiáng)度低的問題。測(cè)得室溫下PEO-PMMA-LiTFSI（EO/Li-+=10）體系的離子電導(dǎo)率為6.67×10-7S/cm，PEO-PMMA-LiTFSI-Al2O3（EO/Li-+=10）體系的離子電導(dǎo)率為9.37×10-7S/cm。熱穩(wěn)定性分析可知，PEO-PMMA-LiClO4膜，PEO-PMMA-LiClO4-Al2O3，PEO-PMMA-LiTFSI膜和PEO-PMMA-LiTF

5、SI-Al2O3四種固態(tài)膜的分解溫度都在在300℃以上。機(jī)械性能分析可知PEO-PMMA-LiTFSI的拉伸強(qiáng)度為1.02MPa，加入納米粒子Al2O3后PEO-PMMA-LiTFSI體系的拉伸強(qiáng)度得到改善，拉伸強(qiáng)度變大到1.76MPa。PEO-PMMA-LiTFSI體系聚合物膜的收縮率為8.7％，而添加Al2O3制備的PEO-PMMA-LiTFSI體系聚合物膜的收縮率為6.6%。
　　在論文的第四章中，介紹了電池組裝的基本步驟和

6、關(guān)鍵制備工藝。改進(jìn)溶液澆鑄法制膜工藝制備了聚合物電解質(zhì)膜，有效解決溶液澆鑄法中溶劑揮發(fā)速率過快的問題，使制備的聚合物膜更平整均勻。同時(shí)對(duì)影響聚合物膜離子電導(dǎo)率的因素，如無(wú)機(jī)納米粒子的添加、溶劑的選擇和溫度進(jìn)行了探討。最后將聚合物膜組裝成電池，我們對(duì)電化學(xué)穩(wěn)定窗口，首次充放電性能和循環(huán)性能進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)電池的整體性能進(jìn)行了探索。研究發(fā)現(xiàn)Li/PEO-PMMA-LiTFSI/LiCoO2半電池在0.1C放電倍率下，首次充放電的比容量為10