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锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究
中文名称: 锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究
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论文编号: 2867030收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: The Fundamental Study on the Polymer Electrolyte for Lithium Ion Battery
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 应用化学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 离子 电池 聚合物 聚合物电解质 电解质 基础研究 锂离子电池 交流阻抗 导电机理 界面性质 扩散系数 迁移数 电导率
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论文简介:该文首次合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-甲基丙烯酸锂)(PMAML)新型基质材料,制备了PVDF-HFP、PMMA及PMAML复合聚合物电解质;提出了新的聚合物电解质制备方法和电池成型方法;探讨了聚合物电解质导电机理和表征方法;研究了聚合物锂离子电池相关的界面性质、快速测试和状态预测方法.该工作主要围绕以下几方面进行:分别采用抽提法和倒相法制备了PVDF-HFP聚合物膜,研究了增塑剂对聚合物电解质及电极材料性能的影响,优化了电池制备工艺.膜的微观结构取决于抽提法中造孔剂和纳米填料含量或倒相法中铸膜液的浓度、溶剂和非溶剂配比.电解液持有量决定膜电导率大小,所制聚合物电解质电导率可达3.53mS·em<'-1>,机械强度良好.负极材料的电化学性能强烈依赖于增塑剂组成.通过交联剂EGD对MMA进行交联,可以改善PMMA基凝胶聚合物电解质机械性能.结果表明该体系最佳组成为25%MMA,2%EGD,73%电解液,其室温电导率为2mS·cm<'-1>,电化学窗口为4.8V.首次制备了PMAML/PVDF-HFP基新型聚合物电解质,并提出了挥发溶剂一步制膜法.调节PMAML含量、溶剂挥发速度、环境湿度、铸膜液浓度可控制聚合物膜的孔结构.所制聚合物电解质室温电导率可达3.7mS·cm<'-1>.PMAML与PVDF-HFP比例和PMAML组成影响聚合物电解质的电导率、溶剂保持能力和界面性质.首次提出了一种新的聚合物锂离子电池组装工艺(简称DC法),直接将聚合物材料在电极极片上涂膜,待电池成型后注入电解质溶液活化即可.DC法工艺简便、易于生产.制得的聚合物锂离子电池电化学性能稳定、大电流放电能力好.用IR、XRD和理论模型分析了聚合物电解质导电机理,并以扩散系数和迁移数表征了其离子传输性质.Peukert方程和交流阻抗能很好地预测聚合物锂离子电池荷电态,用电流递减放电法能快速测量电池倍率放电性能.首次通过设计界面,采用交流阻抗技术详细研究了聚合物电解质(GPE)与锂电极、嵌锂电极间界面性质.结果表明:GPE/Li界面阻抗包括界面钝化层阻抗和电荷传递阻抗,贮存时间、循环伏安、恒流极化等可改变界面阻抗的大小及分布,GPE/嵌锂电极界面阻抗与电极电位有关,锂离子电池阻抗随电压升高而降低.
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