基于锂硫电池电解质的研究

《基于锂硫电池电解质的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号：10255学号：2160392东华大学基于锂硫电池电解质的研究RESEARCHOFLITHIUM-SULFURBATTERIESBASEDONELECTROLYTES学院：材料科学与工程学院学科专业：材料工程作者姓名：孙明林导师：王丽娜完成日期：2018.4.18东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承

2、担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文东华大学孙明林硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位胡祖明教授答辩委员会主席东华大学王锋华教授级高工答辩委员会委员上

3、海纺织特安纶事业部何春菊教授答辩委员会委员东华大学孙俊芬副教授答辩委员会委员东华大学王连军教授答辩委员会委员东华大学游正伟教授答辩委员会委员东华大学朱姝讲师答辩委员会委员东华大学范苏娜讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文基于锂硫电池电解质的研究摘要人们对于不可再生的传统化石能源（煤炭、石油、天然气等）的过度消耗导致能源危机日益突显，并且给自然环境带来严重的污染。因此，寻求一种新型可再生的替代能源就变得十分紧迫，以单质硫为正极、金属锂为负极的锂硫电池作为一种可持续发展的清洁能源便是-1一个不错的选择。锂硫电池具有很高的理论比容量（1675mAhg）-1和能量密度（2600W

4、hkg），而且单质硫具有廉价易得、环境友好等优点，从而成为电化学储能领域研究的热点。但在其充放电过程中生成的中间产物多硫化锂（Li2Sn,4≤n≤8）易溶于目前常用的大多数有机电解液，导致电池性能的恶化；并且目前常用的基于有机醚类的电解液存在易漏、易燃、易挥发等问题，从而阻碍了锂硫电池的商业化应用。因此，本论文设计了基于锂硫电池的电解质，并研究了其对锂硫电池电化学性能的影响，主要包括以下三部分内容：1.研究了不同含量的电解液添加剂硝酸锂（LiNO3）对锂硫电池综合性能尤其是其自放电的影响。经研究发现，当电解液中不添加LiNO3时，经过200圈恒流（0.2C）充放电循环后，其放电比容

5、量由-1-11202mAhg衰减至324mAhg，容量保留率仅为26.96%，且过充现象严重（库伦效率～120%）。随着电解液中LiNO3含量的增加，电池循环稳定性有所提高，自放电率有所降低。通过对循环后的锂负极I东华大学硕士学位论文表面的扫描电镜（SEM）的观测发现其表面形成了一层较为致密的固体电解质界面（SEI）膜，在一定程度上抑制可溶的Li2Sn的穿梭效应。但LiNO3添加量也不宜过多，因为过量的LiNO3会与Li2Sn发生化学副反应，造成活性物质的损耗。2.通过相转变法制备了不同类型的聚合物薄膜，并与基于离子液体溶剂的电解液结合，研究了其对锂硫电池电化学性能的影响。首先，我

6、们制备了聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)（PVdF-HFP）和聚乙烯-alt-马来酸锂复合聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)（PE-alt-MALi2@PVdF-HFP）两种不同的聚合物多孔膜。从SEM图中可观察到，纯PVdF-HFP膜极其丰富的孔洞结构，其孔结构较为规则，大体呈圆孔状。但在之后的电化学测试中，发现它们并不能应用于传统的商业电解液之中，因为我们发现所制得的聚合物多孔膜相对于Celgard来说，它们的孔径偏大，而且PE-alt-MALi2会与有机醚类电解液发生反应，从而使电池失效。随后，我们引入了二氧化钛复合聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)（TiO2@PVdF-HFP）

7、复合型聚合物微孔膜和N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲基磺酰)亚胺（PP13-TFSI）离子液体，在小电流倍率（0.01C）下前20圈内所测锂硫电池的放电比容-1量（～800mAhg）和库伦效率（～100%）都比较稳定，电化学性能较为优异。3.通过静电纺丝法制备了不同类型的聚合物纤维膜，研究了其对锂硫电池电化学性能的影响。我们通过静电纺丝的方法制备得到了PVdF-HFP和TiO2@PVdF-HFP两种不同的聚合物纤维膜，我们从II东华大学硕士学位论文SEM图中观察到纤维