锂离子电池硅负极三维导电凝胶网络粘结剂的构建及性能研究

摘要

硅（Si）具有很高的理论比容量和适宜的嵌脱锂平台，是一种很有前景的高能量密度锂离子电池负极材料。然而，Si材料在循环过程中会发生剧烈的体积变化，导致电极的粉化和容量的迅速下降。粘结剂是锂离子电池中的一个不可或缺的组成部分，对保证电极充放电过程中结构稳定性意义重大。开发具有新型结构和性能的粘结剂，是改善Si负极材料的性能的一种重要途径。
　　本文采用溶液聚合法制备了交联型聚丙烯酸三维凝胶网络（PAAhg），并在其基础上通过苯胺的原位聚合得到了聚丙烯酸/聚苯胺三维导电互穿网络结构凝胶（PAA/PANI IPN），将所制两种凝胶应用于Si负极材料的粘结剂中。对各样品的形貌、结构及各方面的理化性质进行了表征，并进行了电化学性能测试分析。结果表明，PAAhg粘结剂对Si电极循环性能的提升起着重要的作用，0.1C电流密度下充放电循环300次后容量仍能稳定在1853mAh g-1，库伦效率稳定在99％左右。PAAhg能够与Si颗粒之间形成很强的氢键作用，有利于缓解Si在充放电过程中的体积膨胀，减小电极的内部应力，增加固体电解质膜（SEI）的稳定性。而PAA/PANI IPN三维导电网络凝胶电子电导率可达1.25×10-2S cm-1，有利于提高电极的导电性，加快电解液的渗透和电荷的传输，为电子提供更短的传输路径，大大改善了Si电极快速充放电时的电化学性能。Si-PAA/PANI IPN电极表现出优异的倍率性能，在电流密度高达为10C时，电极容量仍可以达到1101mAh g-1。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 锂离子电池的结构组成

1.3 硅基负极材料的研究现状

1.4 锂离子电池Si负极材料粘结剂的研究

1.5 研究背景与研究课题

第二章 新型硅负极三维交联网络凝胶粘结剂的制备及性能表征

2.1 引言

2.2 实验原料与设备

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 三维导电互穿网络凝胶型粘结剂的制备及性能表征

3.1 引言

3.2实验原料与设备

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢