文档介绍：南昌大学
硕士学位论文
锂二次电池聚合物电解质的制备及其电化学性能研究
姓名:余佃宝
申请学位级别:硕士
专业:高分子化学与物理
指导教师:古宁宇
20100610
摘要聚合物锂离子电池是在液体锂锂离子电池基础上发展起来的新一代可充电电池。它不仅具有电压高、能量密度高、循环寿命长等特点,而且还解决了液态锂电池的隐性安全问题。在电池的外形设计与组装上也灵活方便,已广泛应用于电动汽车、移动通讯等领域。聚合物电解质对聚合物锂离子电池性能的影响较大。尽管目前凝胶型聚合物电解质锂二次电池已开始规模化生产,但室温电导率偏低,无法用于大倍率的放电。。对于锂二次电池而言,影响其性能的因素很多。它不仅应具有高的电导率,同时为保证电池充放电过程不发生浓差极化也必须有较大的锂离子迁移数,并且要求电解质具有较好的电化学和热学稳定性能。.本文正是从聚合物电解质存在的问题出发,合成环氧乙烷及其衍生物的共聚物作为电解质基体,新型对称星形醚增塑剂以及烷氧化物磺酸锂盐,并制备聚合物电解质,由此进行相关的电、热化学性能研究。简述如下:合成聚合物电解质基体、烷氧磺酸锂盐和对称星形醚增塑剂,并进行化学表征。以;澹芯烤酆衔锏缃庵实牡纭⑷然阅堋>咛宓挠幸韵挛个部分:⑷范≒体系最佳电导率时的氧锂摩尔比值;⒀芯烷氧化物磺酸锂盐诘缃庵手械娘胱哟湫阅埽籧、就增塑剂的增塑性能与⒁约癉/复配增塑剂进行对比研究;⒖察凝胶电解质体系电导率与温度的关系;⒉舛ㄆ渲“旱缃庵侍逑档牡缁榷ù翱冢芯科涞缁定性能。将共聚物与幢壤旌希隠槌傻牡缃庵体系,考察体系的锂离子传输性能和热学性能。关键词:聚合物电解质:磺酸锂盐;增塑剂:共聚醚摘要
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,液态锂离子由于具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特的优势,现已经广泛用于电动汽车,移动电子设备等许多领域。但由于液体电解质易泄露、易挥发,电解质在放电过程中容易分解,产生气体,形成过大的蒸气压,影响锂电池的安全性能【啤M庇钟于液态锂离子电池无法制成薄膜,使锂离子电池的能量密度比较低,因过放电,导致正负极不能保持适当的平衡,从而使过剩的锂离子在负极没有可嵌入的位置而生成锂枝晶。使得液态电解质的锂二次电池不能用于小体积、质量轻、高比能量、长寿命电子电器的使用聚合物电解质代替液态电解质作为锂离子电池中的导电介质,可以避免液态锂离子电池的不足。年等【渴状畏⑾志垩趸蚁与碱金属盐络合物具有离子导电性;年等【提出罱鹗粞温绾衔锟作为新型可充电电池的离子导体,从此揭开了聚合物电解质研究的序幕。聚合物电解质不但具有较好的导电性,而且还具有高分子材料所特有的质轻、弹性好、易成膜等特点,在一定程度上符合了化学电源质轻、安全、高效、环保的发展趋势,因此成为化学电源研究的一个热点。锂离子电池的工作原理允8杭ǎ琇U@简示如图。电池反应式如下:在正极中,虲髯晕挥诹⒎浇裘芏鸦醪阒薪惶娴陌嗣嫣逦恢谩3电时,锂离子从八面体位置发生脱嵌,释放一个电子,氧化为;放电时,锂离子嵌入到八面体位置,得到一个电子,还原为”。而在负极,当锂插入到石墨结构中后,石墨结构与此同时得到一个电子。锂离子由电解质作为离子传导介质,在正极与负极之间进行嵌入与嵌出而实现电池的充放电循环性能。因此该锂离子电池还被人称为“摇椅电池”【。从锂离子电池工作原理可以看出,采用聚合物电解质代替液态电解质,.—二’昌
一羞雪‘毒≯谚’曳謡ぁ溃灰弧葚魁奄。№慝三翟◆。因此可以将锂离子电池加工成任意形状,同时也增大了锂离子电池的比能量密度。目前广泛讨论的聚合物电解质包括几类性质不同但都含有聚合物的电解质材料。由于目前聚合物电解质在锂离子电池中的电导率不高,普遍小于一痗也因此限制了它在聚合物锂离子电池中的应用。但是因其有着高的比能量、很好的安全性能以及可以形状多样化易于加工等特点,研究人员一直在寻求方法突破目前的瓶颈,为聚合物电解质在锂离子电池上的应用而努力。聚合物电解质的种类繁多,按聚合物的形态可分为两种类型:,一般情况下不含游离有机溶剂,它由聚合物基体与锂盐复合后所得。目前研究最多的宀牧鲜蔷垩跻蚁。此外,。该聚合物电解质可看作是电解质盐溶解于聚合物基体而成为的一个固惋胱拥绯馗纳屏寺┮汉吞寤浠热毕荩映ち说绯氐氖褂檬倜易制成薄膜电池,可大大提高其空间