新型耐高电压隔膜和丙烯酸酯聚合物电解质的制备及性能测试

摘要

锂离子电池正在逐步应用在移动智能设备、电动汽车、航空航天、航海、以及众多大型工业中。发展高电压、高能量的锂离子电池体系迫在眉睫，隔膜和电解质作为锂离子电池中重要组成部分之一，在高电压锂离子电池发展中起着十分关键的作用。因此，研发新型宽电化学窗口、高离子电导率和安全性能的耐高电压隔膜和电解质是高电压锂离子电池研究的重点。
　　本文选用可再生的，具有良好的热稳定性的海藻酸盐无纺布膜作为5V高电压锂离子电池隔膜。通过测试发现：海藻酸盐隔膜最大拉伸强度为37MPa，具有良好的机械性能，在150℃以下热稳定性好，尺寸不发生收缩。30℃时的离子电导率为1.4×10?3S/cm。用海藻酸盐隔膜组装的5V LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)/Li电池在55℃下200圈的循环保持率为79.6%，高于同等条件下的PP2500的半电池(69.3%)。除此之外，海藻酸盐隔膜组装的LiFePO4/Li半电池在150℃下能够正常充放电。因此，海藻酸盐隔膜能够应用在5V高电压锂离子电池隔膜领域。
　　以三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)为单体，碳酸丙烯酯(PC)为增塑剂，锂盐选用二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)配制前聚体溶液，引发剂选用偶氮二异丁腈(AIBN)，通过原位聚合方法制备三乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物(CTE)凝胶态聚合物电解质。合成的CTE凝胶聚合物电解质在25℃下的离子电导率为1.64×10-4S cm-1。电化学窗口为2.5V-4.75V，离子迁移数为0.62。该电解质组装的LCoO2/Li半电池在25℃下具有良好的倍率性能和循环性能。这归功于电解质较高的离子电导率和离子迁移数以及较好的界面稳定性。由此可见CTE凝胶聚合物电解质能够适用于高电压LiCoO2锂离子电池电解质领域。
　　本文提出的海藻酸盐隔膜和CTE凝胶态聚合物电解质具有良好的电化学稳定性，应用在高电压锂离子电池中表现出较好的循环和倍率性能，十分适用于高电压锂离子电池领域，对高电压锂离子电池的发展具有重要意义。

目录

引言

第一章 前言

1.1锂离子电池简介

1.2高电压正极材料——LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4概述

1.3锂离子电池隔膜

1.4锂离子电池聚合物电解质

1.5锂离子电池的发展趋势

1.6研究目的与意义

第二章 高电压(5 V)海藻酸盐隔膜性能表征

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果讨论

2.4本章小节

第三章 高电压(4.45 V) CTE凝胶聚合物电解质制备与表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢

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