应用于锂离子电池聚合物电解质的几种新型锂盐的制备及性质研究

摘要

以PEO为基体的聚合物电解质是迄今为止研究最为广泛、最为深入的固态聚合物固体电解质。然而，PEO基固态聚合物仍存在着室温离子电导率低、与电极相容性差等问题，严重阻碍了其在实际中的应用。本文从以下几个方面对PEO聚合物电解质进行改性，研究了锂盐种类、纳米粒子含量、纳米粒子种类对聚合物电解质室温阻抗性能的影响。使用交流阻抗分析仪表征其室温阻抗性能，并且分别使用X射线衍射分析、热失重分析、DSC、扫描电镜等方法表征了制备的聚合物电解质膜的晶体结构、热力学性能、表面形态等。
　　1:使用一种新型的、具有较大阴离子的锂盐LBDOB作为电解质盐代替传统锂盐添加入PEO基体中制备聚合物电解质，并与传统锂盐LiClO4、 LiPF6、LiBF4进行比较。具有较大阴离子的锂盐，具有较低的晶格能，更有利于离子解离。理论上这些锂盐相对于阴离子小的锂盐可以提供更大的离子电导率。聚合物电解质本体阻变化规律为:PEO-LiBF4＞PEO-LiClO4＞PEO-LBDOB＞PEO-LiPF6。并且，添加新型锂盐LBDOB的聚合物电解质膜本体阻抗接近于添加LiPF6的聚合物电解质膜。从阻抗性能方面考虑，LBDOB可以替代LiPF6作为电解质锂盐在聚合物电解质膜中使用。
　　2:使用纳米ZnO做添加剂对聚合物电解质进行改性，研究了纳米颗粒的添加量对聚合物电解质性能的影响。聚合物电解质膜的室温阻抗随ZnO含量的增加先减小然后再增大，在ZnO含量为10％的时候达到最小值，约为2KΩ。说明ZnO的添加能够有效的抑制PEO基体的结晶，增大无定形区域，从而使本体电阻降低，离子电导率增大。在ZnO含量超过10％时本体阻抗的增大可能是由于ZnO浓度过大，阻碍了锂离子的传输。
　　3:使用不同纳米粒子作为添加剂对聚合物电解质进行改性。添加其他不同种类的纳米粒子与添加纳米ZnO粒子同样可以有效的降低聚合物电解质的结晶度，从而降低聚合物电解质的室温阻抗，进而提高其离子电导率，并且离子电导率的提高幅度相近。说明不同纳米粒子对聚合物电解质改性有着相似的效果。添加不同种类的纳米粒子同样可以有效的提高聚合物电解质的机械性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 锂离子电池简介

1．1．1 锂离子电池的发展历程

1．1．2 当前使用的锂电池的结构、运行原理

1．1．3 全固态锂离子电池

1．2 聚合物固体电解质

1．2．1 凝胶态固体聚合物电解质简介

1．2．2 全固态(all-solid)的聚合物电解质

1．2．3 复合聚合物电解质

1．3 PEO基全固态聚合物电解质的研究现状与发展趋势

1．3．1 基于PEO的全固态(all-solid)聚合物电解质简介

1．3．2 对基于聚氧化乙烯的全固态聚合物电解质的改性

1．3．3 以聚氧化乙烯为基的固态聚合物电解质的研究进展

1．4 选题的意义以及主要研究内容

1．4．1 选题的意义

1．4．2 主要研究内容

参考文献

第二章 全固态聚合物电解质PEO-LBDOB的性能研究

2．1 实验试剂与样品制备

2．2 聚合物电解质PEO-LBDOB的室温阻抗性能

2．3 聚合物电解质PEO-LBDOB的X射线衍射分析

2．4 本章小结

参考文献

第三章 纳米粒子ZnO对PEO基全固态聚合物电解质改性的研究

3．1 实验试剂与样品制备

3．2 纳米氧化锌改性聚合物电解质的室温阻抗性能

3．3 纳米氧化锌改性聚合物电解质膜的结晶性能

3．4 纳米氧化锌改性聚合物电解质膜的热分解温度研究

3．5 表面形貌分析

3．6 本章小结

参考文献

第四章 不同纳米陶瓷添加剂对聚合物电解质膜改性效果的研究

4．1 实验试剂

4．2 添加不同纳米粒子聚合物电解质的阻抗性能

4．3 添加不同纳米粒子聚合物电解质的结晶性能

4．4 不同纳米粒子改性聚合物电解膜的热分析

4．5 表面形态分析

4．6 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 实验总结

5．2 存在的不足

5．3 对未来发展的展望

硕士期间己完成的论文及申请的专利

致谢