聚合物在高比能量电池电极结构设计中的应用探索

发布时间：2024-05-28 19:58

　　硫(1672 mAh g^-1)、硅(4200 mAh g^-1)等被认为是最具发展前景的二次锂电池材料而受到广泛的关注。但是由这些材料本身的性质引发的问题影响着其电化学性能,因此限制了这些材料的使用。硫电极在使用中受到了“飞梭效应”的影响,硅在充放电过程中经历了巨大的体积膨胀(可达到300%),这都会导致活性物质的不可逆损失从而严重影响了电池寿命。聚合物材料在电池多个组分中发挥着重要的作用,为电极中的颗粒提供内聚力以及它们与金属集流体的粘合力,为储能设备提供结构支撑,附着力。因此,利用功能性的聚合物解决高比容量电极材料里关键问题这一策略表现出了很大的潜力。本文利用了聚合物特性设计电极的结构,以解决限制高能量密度二次电池发展的关键问题为目的进行了以下工作:(1)针对硫正极中存在的“飞梭效应”,我们受亲和膜色谱分离法的启发,设计了一种亲和膜内置电极,并利用海藻酸钠的凝胶性,使用交联法实现了电极内亲和膜的原位构建和层数调控。同时海藻酸钠对多硫化物具有很强的吸附力,因此该结构可以兼顾对多硫化物飞梭的抑制和离子传输能力。该电极可以有效地改善锂硫电池的电化...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 高比容量活性物质用作锂电池电极
        1.2.1 电极在电池内的反应机理
        1.2.2 硫正极存在的问题
        1.2.3 硅负极存在的问题
        1.2.4 有效应对策略
    1.3 高能量密度电池中的聚合物策略
        1.3.1 硫正极
        1.3.2 硅负极
    1.4 选题意义及研究思路
第二章 亲和膜内置电极抑制硫正极多硫化物飞梭
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 亲和膜内置电极的制备
        2.2.4 物理化学表征
        2.2.5 电化学性能表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 微观形貌的表征
        2.3.2 亲和膜的可控调节
        2.3.3 亲和膜的作用机理
        2.3.4 电化学性能的研究
    2.4 本章小结
第三章 高弹性集流体适应硅负极体积膨胀
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 高弹性集流体的制备
        3.2.4 物理化学表征
        3.2.5 电化学性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 微观形貌的表征
        3.3.2 高弹性聚合物的表征
        3.3.3 机械性能的研究
        3.3.4 电化学性能的研究
        3.3.5 循环过程中电极形貌的表征
        3.3.6 电池柔性表征
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3983654