鋰離子電池用聚合物電解質(zhì)應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、該文首次合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-甲基丙烯酸鋰)(PMAML)新型基質(zhì)材料,制備了PVDF-HFP、PMMA及PMAML復(fù)合聚合物電解質(zhì);提出了新的聚合物電解質(zhì)制備方法和電池成型方法;探討了聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理和表征方法;研究了聚合物鋰離子電池相關(guān)的界面性質(zhì)、快速測(cè)試和狀態(tài)預(yù)測(cè)方法.該工作主要圍繞以下幾方面進(jìn)行:分別采用抽提法和倒相法制備了PVDF-HFP聚合物膜,研究了增塑劑對(duì)聚合物電解質(zhì)及電極材料性能的影響,優(yōu)化了電池制備工

2、藝.膜的微觀結(jié)構(gòu)取決于抽提法中造孔劑和納米填料含量或倒相法中鑄膜液的濃度、溶劑和非溶劑配比.電解液持有量決定膜電導(dǎo)率大小,所制聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率可達(dá)3.53mS·em<'-1>,機(jī)械強(qiáng)度良好.負(fù)極材料的電化學(xué)性能強(qiáng)烈依賴于增塑劑組成.通過(guò)交聯(lián)劑EGD對(duì)MMA進(jìn)行交聯(lián),可以改善PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)機(jī)械性能.結(jié)果表明該體系最佳組成為25％MMA,2％EGD,73％電解液,其室溫電導(dǎo)率為2mS·cm<'-1>,電化學(xué)窗口為4.8V.首次

3、制備了PMAML/PVDF-HFP基新型聚合物電解質(zhì),并提出了揮發(fā)溶劑一步制膜法.調(diào)節(jié)PMAML含量、溶劑揮發(fā)速度、環(huán)境濕度、鑄膜液濃度可控制聚合物膜的孔結(jié)構(gòu).所制聚合物電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率可達(dá)3.7mS·cm<'-1>.PMAML與PVDF-HFP比例和PMAML組成影響聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率、溶劑保持能力和界面性質(zhì).首次提出了一種新的聚合物鋰離子電池組裝工藝(簡(jiǎn)稱DC法),直接將聚合物材料在電極極片上涂膜,待電池成型后注入電解質(zhì)溶液活化即

4、可.DC法工藝簡(jiǎn)便、易于生產(chǎn).制得的聚合物鋰離子電池電化學(xué)性能穩(wěn)定、大電流放電能力好.用IR、XRD和理論模型分析了聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理,并以擴(kuò)散系數(shù)和遷移數(shù)表征了其離子傳輸性質(zhì).Peukert方程和交流阻抗能很好地預(yù)測(cè)聚合物鋰離子電池荷電態(tài),用電流遞減放電法能快速測(cè)量電池倍率放電性能.首次通過(guò)設(shè)計(jì)界面,采用交流阻抗技術(shù)詳細(xì)研究了聚合物電解質(zhì)(GPE)與鋰電極、嵌鋰電極間界面性質(zhì).結(jié)果表明:GPE/Li界面阻抗包括界面鈍化層阻抗和電荷傳