学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锂离子电池正极铝集流体耐蚀性能研究

作　者: 陈海
导　师: 孙克宁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 锂离子电池铝集流体预处理耐蚀行为
分类号: TM912.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 113次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

空间领域的特殊使用条件对锂离子电池储存时的自放电性能提出了更高的要求,而正极铝集流体的腐蚀是造成电池自放电的重要原因之一。本课题针对铝集流体在1mol/L LiPF6/EC+DMC（1:1体积比）电解液体系中的腐蚀行为进行了相关研究,实验中考察了不同预处理方式、电解液组成,以及储存条件对铝腐蚀的影响规律。论文首先采用高温氧化、铬酸盐钝化以及锂盐浸渍等三种方式改善铝集流体的耐蚀性能。结果表明,铝经过三种预处理后,表面均形成一层致密的保护膜,可有效的抑制铝基体的腐蚀反应。并且在CV测试中,腐蚀产物堆积可形成稳定的腐蚀钝化膜,循环5次后的SEM照片中均未发现明显腐蚀痕迹。电势4.2V下极化测试结果表明,经过预处理的体系腐蚀反应均不明显,3600s后腐蚀电流密度分别保持在0.1000 mA·cm^-2以内,远远低于未处理体系的水平。其次论文考察了1mol/L LiPF₆/EC+DMC（1:1体积比）电解液体系中,添加LiBOB对铝集流体腐蚀行为的影响。当体系添加LiBOB后,极化初期铝表面就可迅速钝化,600s后体系的腐蚀电流密度最低降至0.0024 mA·cm^-2,较LiPF6体系下降了99.52%。CV测试首次循环中,添加LiBOB的体系在4.5V处的腐蚀电流密度为0.0537 mA·cm^-2,较LiPF6体系下降了71.67%。说明LiBOB对铝集流体具有良好的钝化作用,原因是其分解产生的B-O键结构,与Al3+结合形成网络状的稳定化合物,均匀的覆盖在了铝表面,从而抑制了铝的腐蚀反应。论文最后研究了铝集流体经上述三种预处理方法改性后在不同极化电势下的腐蚀行为,发现各体系的腐蚀电流密度均随着极化电势的升高而增加。1mol/L LiPF6/EC+DMC（1:1体积比）电解液体系中,未经预处理的铝箔在4.2V电势下极化600s后的电流密度为1.4707 mA·cm^-2,分别是同等条件下电势为3.6V、2.8V时的1.1238×10⁴倍、1.5505×10⁴倍。极化电势为3.6V时,铝基体表面可形成更致密的表面膜,XPS测试分析说明,钝化膜表面Al元素含量为3.8%,明显低于极化电势4.2V、2.8V下的5.38%和7.57%。且3.6V极化电势下铝箔的膜电阻值也最大。则说明电池在开路电压3.6V左右进行储存时,集流体的耐蚀性能将优于2.8V和4.2V。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外空间锂离子电池发展现状  9-12
  1.3 锂离子电池铝集流体腐蚀行为研究  12-17
    1.3.1 铝表面结构与组成对铝腐蚀行为的影响  13
    1.3.2 电解质盐对铝腐蚀行为的影响  13-16
    1.3.3 溶剂体系对铝腐蚀行为的影响  16
    1.3.4 其他因素对铝腐蚀行为的影响  16-17
  1.4 论文主要工作与意义  17-18
第2章实验方法与原理  18-22
  2.1 实验材料  18
    2.1.1 实验用主要原材料  18
    2.1.2 实验仪器设备  18
  2.2 实验方法  18-20
    2.2.1 铝集流体研究电极的制备  18-19
    2.2.2 电解液的配制  19
    2.2.3 测试电池的组装  19-20
  2.3 物化性能表征  20-21
    2.3.1 热重-差热分析  20
    2.3.2 扫描电镜分析  20
    2.3.3 X-射线光电子能谱  20
    2.3.4 傅里叶变换红外光谱  20-21
  2.4 电化学性能测试  21-22
    2.4.1 循环伏安测试  21
    2.4.2 线性扫描测试  21
    2.4.3 电化学阻抗谱测试  21
    2.4.4 恒电势极化曲线测试  21-22
第3章预处理条件对铝集流体耐蚀性能影响的研究  22-43
  3.1 高温氧化处理对铝耐蚀性能的影响  22-25
    3.1.1 CV 测试与分析  23-24
    3.1.2 EIS 测试与分析  24-25
  3.2 铬酸盐钝化处理对铝耐蚀性能的影响  25-28
    3.2.1 CV 测试与分析  26-27
    3.2.2 EIS 测试与分析  27-28
  3.3 锂盐浸渍处理对铝耐蚀性能的影响  28-38
    3.3.1 CV 测试与分析  29-32
    3.3.2 EIS 测试与分析  32-35
    3.3.3 锂盐浸渍溶液组分的确定  35-38
  3.4 不同预处理方法的性能比较  38-41
    3.4.1 CV 测试与分析  38-39
    3.4.2 SEM 测试与分析  39-40
    3.4.3 恒电势极化测试和分析  40-41
  3.5 本章小结  41-43
第4章混合锂盐与极化电势对铝集流体耐蚀性能影响  43-65
  4.1 混合锂盐对铝集流体耐蚀性能的影响  43-48
    4.1.1 混合锂盐对未处理铝箔耐蚀性能的影响  43-46
    4.1.2 混合锂盐对锂盐浸渍处理铝箔的影响  46-48
  4.2 极化电势对铝集流体耐蚀性能的影响  48-63
    4.2.1 未处理铝集流体体系在不同电势下耐蚀性能  49-54
    4.2.2 高温氧化处理铝集流体体系不同电势下耐蚀性能  54-56
    4.2.3 铬酸盐钝化处理铝集流体体系不同电势下耐蚀性能  56-58
    4.2.4 锂盐浸渍处理铝集流体体系不同电势下耐蚀性能  58-63
  4.3 本章小结  63-65
结论  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

锂离子电池正极铝集流体耐蚀性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文