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锂二次电池聚合物正极材料的合成与性能研究

本文详细地评述了锂离子电池及其正极材料的研究进展,合成出了电化学性能良好的自由基聚合物PTMA、硫化物DMcT和导电聚合物PAn以及它们的复合材料,通过各种电化学研究方法与现代分析技术相结合,对PTMA、DMcT和PAn及其复合材料的结构与物理特性、电化学性能等进行了研究。研究了反应条件对MIMP合成的影响,提出了以金属铜作为阻聚剂,金属钠作为催化剂制备MTMP的新方法,该方法既提高了MTMP的产率又便于MTMP的纯化,而且有利于MTMP的聚合反应。研究了单体浓度、引发剂用量、溶剂、反应时间、反应温度和反应气氛等对MTMP自由基聚合的影响,得到了比较好的自由基聚合方法,并提出了PMTMP均相催化氧化反应可能的反应机理。研究了PTMA的电化学性能。循环伏安曲线显示PTMA的氧化还原峰电位差为63mV,交流阻抗结果表明PTMA的电化学阻抗为19.5Ω。充放电实验结果表明PTMA的最大放电比容量为78.4 mAh·g~(-1)(以0.  (本文共185页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

化学氧化法聚吡咯复合材料及其作锂二次电池正极的研究

锂/聚合物二次电池无论在容量、形状、充放电性能、安全与环境问题等方面还有相当大的发展空间。聚吡咯(PPy)具有稳定性好,容易合成,电导率高和良好的电化学氧化还原特性等优点,因此是锂二次电池正极的候选材料之一。本文尝试以化学氧化法制备出的PPy及其复合材料作锂二次电池正极活性材料,并对与其电化学性能相关的基础问题进行研究,以期改善实际生产中采用电化学法制备PPy膜与电极剥离困难和难以批量生产的状况。本论文分别讨论了聚吡咯、聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO2)和聚吡咯/五氧化二钒(PPy/V2O5)三种材料的物理化学和电化学性能。首先采用化学氧化法在水介质中制备了PPy,从反应温度、氧化剂用量、掺杂剂种类和用量等方面优化了聚合反应条件,得到电导率高达58.82S/cm的PPy。以纯PPy粉末作正极,摸索出最佳电极涂覆与扣式电池组装工艺,筛选出与正极相匹配的隔膜、电解液和粘结剂;研究了正极材料对电池性能的影响因素,得出PPy电导率高有...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

新型磺酰亚胺锂盐的合成、表征及其应用于金属锂二次电池的研究

近年来,随着电动汽车和大型储能电网的迅速发展,目前采用嵌入化合物和石墨化碳分别作为正负极材料的液态锂离子电池因其能量密度很难达到350 Wh kg-1,难以满足当今电动汽车和大型储能电网对电池能量密度的应用需求。金属锂因理论比容量高(3860 mA h g-1)、摩尔质量低(6.94 g mol-1)以及电化学还原电势低(-3.040Vvs.标准氢电极)等突出优点,作为负极材料在高能量密度的金属锂二次电池领域具有广阔的应用前景,尤其以锂-硫和锂-空电池为主的金属锂二次电池在学术界掀起了空前的研究热潮。其中,硫具备资源丰富、价格低廉、环境友好和理论比容量高(1675 mAh g-1)等显著优势,是一种非常有潜力的高能量密度二次电池的正极材料。理论上,采用硫和金属锂分别作为正负极材料组装成锂-硫电池,其理论能量密度高达2600 Wh kg-1或2800 Wh L-1,是目前商业化液态锂离子电池理论能量密度的3~5倍,能够满足现今电动...  (本文共200页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

锂二次电池有机电极材料的研究

能源和环境问题被公认是21世纪人类社会面临的两大最主要的挑战。人们对高效清洁能源的渴求,促进了化学电源尤其是锂二次电池的发展。当前,消费类电子产品,电动汽车和储能电站等领域的迅速发展,对锂二次电池的充放电性能、安全性、环保性、可持续性等方面都提出了更高的要求。因此,锂二次电池的研究与应用正面临着巨大的机遇与挑战。传统锂离子电池无机正极材料由于理论比容量和结构稳定性所限,能量密度很难进一步提高。锂离子电池的大规模生产和使用,使人们开始担忧无机电极材料带来的资源与环境问题。电活性有机电极材料,由于其理论比容量高,绿色可持续等特点,有可能取代传统无机电极材料,应用于新一代的“绿色锂二次电池”。在此背景下,我们设计合成了一系列基于共轭羰基的高性能聚合物电极材料,研究探讨了材料结构与电化学性能之间的关系,并探索了它们在许多新型锂二次电池技术中的应用。本论文的主要内容可分为如下几个部分:一.聚蒽醌硫醚(PAQS)正极材料醌类小分子具有非常好...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

聚吡咯(聚苯胺)基复合材料的制备及其作锂二次电池正极的性能研究

聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)具有良好的导电性和电化学氧化还原特性,而且电荷贮存能力强,在空气和水中稳定性较好,因而可作为二次电池的正极活性材料。本文采用吸附聚合工艺化学氧化法,将PPy(PAn)与SiO_2、C等无机纳米粒子复合制备出导电复合材料,以此为正极制备出性能较好的Li/PPy(PAn)二次电池。对于聚吡咯基复合材料体系,首先优化了PPy/SiO_2、PPy/C复合材料的制备条件,研究了反应温度、反应时间、掺杂剂种类和数量、偶联剂用量、二氧化硅和炭黑用量对复合材料电导率的影响。通过XPS、TEM、SEM、TGA和四探针分析表明:经偶联剂MPS处理后SiO_2纳米粒子的分散性明显改善,与吡咯聚合后,得到的粒子为表面富含PPy的PPy/MPS—SiO_2复合材料,且比PPy/SiO_2复合材料包覆的完全,外型似“木莓形貌”,复合材料中PPy的含量增加,电导率升高,由未处理时的19.23S/cm增至处理后的31.25S/...  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

石墨烯基纳米复合材料在锂二次电池中的应用研究

随着移动电子设备、电动汽车、智能电网以及航空航天等领域的迅猛发展,商用锂离子电池受其传统电极材料理论比容量限制,已无法满足日益增长的能源需求,开发具有高能量密度、高功率密度和环保经济的电极材料体系以及其他锂二次电池体系迫在眉睫。目前研究者致力于探索应用于锂离子电池、锂有机电池和锂硫电池等锂二次电池的新型电极材料,对推动能源存储系统的科学可持续性发展具有重要意义。针对电极材料存在的瓶颈问题,包括氧化锡负极材料充放电过程中的巨大体积变化、有机电极材料在电解液中的溶解以及锂硫电池循环过程中多硫阴离子的“穿梭效应”等,本课题旨在探索和挖掘具有独特各向异性、高电荷迁移率等优异特性的石墨烯基二维材料在电极材料改性中的应用价值。研究主要内容和结果如下:1.通过在水热碳化蔗糖的过程中引入含硼前驱体(硼酸或苯硼酸),对负载有氧化锡纳米颗粒的石墨烯纳米片进行包覆,最后对包覆中间产物进行热处理,制备了一种具有二维核壳结构的硼掺杂碳包覆氧化锡/石墨烯纳...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>