学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的结构与性能研究

作　者: 韩改格
导　师: 徐又一；朱宝库
学　校: 浙江大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 凝胶聚合物电解质膜锂离子二次电池 PVDF-HFP 化学交联聚乙二醇二丙烯酸酯离子电导率
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 334次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

凝胶聚合物锂离子电池是在液体锂离子电池的基础上发展起来的第二代可充电锂离子电池,它不仅具有液态锂离子电池的高电压、高能量密度、长循环寿命以及清洁无污染等特点,而且电池中不存在游离的电解液,改善了液态锂离子电池可能出现的漏液、爆炸等问题,电池的外形设计组装也灵活方便,广泛应用于电动汽车、移动通讯等领域,因此,对凝胶聚合物电解质（GPE）膜的需求也日益增加,凝胶聚合物电解质膜的研究也得到了众多研究者的关注。目前,凝胶聚合物电解质膜常用的制备方法是Bellcore技术和溶液浇铸法,得到的膜具有物理交联型结构。不同于这种常规的GPE膜制备技术,本论文利用热引发聚合物方法,研究了化学交联型凝胶聚合物电解质膜的制备,希望得到具有更好的形态稳定性、热和时间稳定性的GPE膜。首先,本文采用低分子量聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）与偏氟乙烯—六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）及锂盐电解液共混、过氧化苯甲酰（BPO）热引发自由基聚合,研究了具有交联网络结构的凝胶型凝胶聚合物电解质膜（GPE）的制备。利用FFIR、XRD、TGA、SEM、拉伸测试、交流阻抗等技术和手段,研究了共混型凝胶聚合物电解质膜的结构、电化学性能、以及化学交联结构对电化学性能的影响。得到了室温下离子电导率达到2.0×10^-3S/cm的共混型GPE膜。其次,本论文从改进凝胶聚合物电解质膜的制备工艺出发,依次采用相分离法制备出PVDF-HFP微孔膜、将PVDF-HFP膜在PEGDA与电解液的混合溶液中浸泡活化、热引发聚合交联的步骤制备出具有化学交联结构的多孔型凝胶聚合物电解质膜。研究了PEGDA化学交联结构对电解质膜的热稳定性、保液性能、力学性能和离子电导率的时间稳定性的影响,及和电解液与PEGDA的相对含量与离子电导率的关系。得到了室温下离子电导率可达2.245×10^-3S/cm的多孔型GPE膜。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-39
  1.1 锂离子电池的工作原理与现状  10-17
    1.1.1 引言  10-11
    1.1.2 锂离子电池概述  11-12
    1.1.3 锂离子电池的结构与工作原理  12-13
    1.1.4 锂离子电池的发展现状  13-16
    1.1.5 聚合物锂离子电池的制造工艺  16-17
  1.2 锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的研究进展  17-34
    1.2.1 聚合物电解质的发展历史  17-18
    1.2.2 聚合物电解质的要求  18
    1.2.3 聚合物电解质的分类  18-19
    1.2.4 凝胶聚合物电解质(Gel Polymer Electrolytes, GPE)  19-24
      1.2.4.1 GPE中的聚合物基体  20
      1.2.4.2 GPE中的增塑剂  20-21
      1.2.4.3 GPE中的电解质盐  21-22
      1.2.4.4 凝胶聚合物电解质的分类  22-24
    1.2.5 凝胶聚合物电解质的导电机理  24
    1.2.6 凝胶聚合物电解质体系及改进方法  24-33
      1.2.6.1 聚醚体系凝胶聚合物电解质  25-26
      1.2.6.2 PAN体系凝胶聚合物电解质  26-29
      1.2.6.3 PMMA体系凝胶聚合物电解质  29-31
      1.2.6.4 PVDF体系凝胶聚合物电解质  31-33
    1.2.7 凝胶聚合物电解质的制备工艺  33-34
  参考文献：  34-39
第二章课题的提出及研究内容  39-41
  2.1 课题的提出及意义  39-40
  2.2 课题的研究方案与内容  40-41
第三章实验部分  41-50
  3.1 实验原料与仪器  41-42
    3.1.1 原料与试剂  41
    3.1.2 实验仪器  41-42
  3.2 共混型PEGDA／PVDF-HFP／LiPF_6电解质膜的制备  42-44
    3.2.1 共混型型PEGDA／PVDF-HFP／LiPF_6电解质膜的制备  42-43
      3.2.1.1.过氧化苯甲酰(BPO)的纯化  42
      3.2.1.2.共混型PEGDA／PVDF-HFP／LiPF_6电解质膜的制备  42-43
    3.2.2 多孔型型PVDF-HFP／PEGDA／LiPF_6电解质膜的制备  43-44
      3.2.2.1.浸没沉淀法制备PVDF-HFP微孔膜  43
      3.2.2.2.电解质膜的制备  43-44
    3.2.3 阻抗测试样品的制备  44
  3.3 凝胶聚合物电解质膜结构与性能的表征  44-48
    3.3.1 PVDF-HFP微孔膜的孔隙率测定  44
    3.3.2 PVDF-HFP微孔膜孔的曲率测定  44-45
    3.3.3 透气率测定  45
    3.3.4 红外(IR)测试分析  45
    3.3.5 膜的形貌表征  45-46
    3.3.6 X-射线衍射分析  46
    3.3.7 膜的热性能测定  46
    3.3.8 力学性能  46
    3.3.9 聚合物电解质膜电化学性能表征  46-48
      3.3.9.1 吸液率  46-47
      3.3.9.2 凝胶聚合物电解质的保液性能测定  47
      3.3.9.3 电导率测定  47-48
  参考文献：  48-50
第四章共混型PEGDA／PVDF-HFP／LiPF_6电解质膜的研究  50-62
  4.1 引言  50-51
  4.2 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的微观结构  51-55
    4.2.1 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的化学结构  51-52
    4.2.2 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的有序结构  52-55
  4.3 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的热性能  55
  4.4 聚合物组成对PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜保液性能的影响  55-56
  4.5 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的电化学性能  56-59
    4.5.1 聚合物组成对PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的离子导电率的影响  57-58
    4.5.2 电解液种类及其含量对PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的离子导电率的影响  58-59
  4.6 共混型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的力学性能  59-60
  4.7 本章小结  60-61
  参考文献：  61-62
第五章多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的研究  62-74
  5.1 引言  62
  5.2 相转化法制备PVDF-HFP微孔膜  62-67
    5.2.1 不同添加剂对PVDF-HFP微孔膜性能的影响  62-65
    5.2.2 添加剂用量的影响  65-67
  5.3 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜  67-72
    5.3.1 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的热稳定性  67-68
    5.3.2 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的保液性能  68-69
    5.3.3 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的力学性能  69-70
    5.3.4 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的电化学性能  70-72
      5.3.4.1 电解液及其含量对多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的离子电导率的影响  70-71
      5.3.4.2 多孔型PVDF-HFP/PEGDA/LiPF_6电解质膜的离子电导率的时间稳定性  71-72
  5.4 本章小结  72-73
  参考文献：  73-74
第六章结论  74-76
硕士论文工作期间发表文章  76-77
致谢  77

锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的结构与性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文