微孔凝膠鋰離子聚合物電解質(zhì)的制備和性能研究.pdf

1、鋰離子電池被認(rèn)為是在空間和時間上可以存儲和轉(zhuǎn)換電能的比較理想的裝置,生產(chǎn)和生活中對其需求不斷增長,對能量密度,尺寸適應(yīng)性,安全性能的要求也越來越高。使用聚合物電解質(zhì)可以提高電池的能量密度和形狀適應(yīng)性,避免液態(tài)鋰離子電池的漏液問題,提高電池的安全性。
　　 本論文利用復(fù)合相分離原理,使用水做非溶劑的同時,又作為產(chǎn)生微孔的引發(fā)劑,制備出各種具有連通微孔結(jié)構(gòu)的聚偏氟乙烯.六氟丙稀共聚物微孔膜,并以此為基體進行凝膠化,獲得了聚合物電解質(zhì)

2、。使用掃描電鏡、孔隙率分析、拉伸強度測試研究了微孔膜的孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì),利用X射線粉末衍射和差示量熱掃描研究了聚合物膜的結(jié)晶組成和非晶化程度。微孔膜吸取電解液凝膠化后,獲得聚合物電解質(zhì)。采用交流阻抗研究了聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,穩(wěn)態(tài)電流和交流阻抗法研究了其鋰離子遷移數(shù),以及電壓線性掃描研究了其電化學(xué)穩(wěn)定性。將獲得的聚合物電解質(zhì)組裝成鋰二次電池,研究了電池在不同荷電狀態(tài)的阻抗及電池在充放電循環(huán)中阻抗的變化,并與使用液態(tài)電解液和金屬鋰或人

3、造石墨負(fù)極的電池進行了對比。最后對組裝的鋰二次電池的充放電循環(huán)性能、倍率放電能力、運輸安全中的耐受熱沖擊能力、濫用時候的抗過充電能力、處在電池組模擬環(huán)境中被強制放電時的安全性能表現(xiàn)進行了研究。
　　 使用復(fù)合相分離的方法可以制備出具有恒定微孔分布和適當(dāng)結(jié)晶度的微孔膜,其孔結(jié)構(gòu)和孔隙率范圍適合做作為凝膠電解質(zhì)的基體使用。微孔膜在具有良好強度的同時,吸取電解液凝膠化后所得聚合物電解質(zhì)獲得了達(dá)1.76×10-3Scm-1的室溫鋰離子電

4、導(dǎo)率和低至5.75kJmol-1的離子傳輸表觀活化能。所組裝鋰二次電池的電解質(zhì)本體阻抗大于同等液態(tài)金屬鋰電池和鋰離子電池,但是界面阻抗和電池總阻抗小于同等液態(tài)電池。特別是在充放電循環(huán)過程中,界面和電極反應(yīng)阻抗的增加也明顯小于液態(tài)電池,這讓所得聚合物鋰二次電池獲得了更好的循環(huán)性能。但是其倍率放電能力低于同等液態(tài)鋰二次電池。其在運輸中的熱沖擊和過充電、強制放電濫用情況下的安全性能不弱于或者優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池。
　　 通過這種方法來制