一、Electrochemical Performance of PEO_(10)LiX-Li_2TiO_3 Composite Polymer Electrolytes（论文文献综述）
贾婉卿,孙歌,姚诗余,陈楠,杜菲[1]（2022）在《锂离子电池中有机–无机复合固态电解质的研究进展》文中研究指明在新一代储能领域中,相比于传统的有机液态电池,全固态电池具有安全性高、能量密度高和循环寿命长等优势,对其电解质的研究更是关注的重点。有机–无机复合固态电解质结合了无机固态电解质高强度、高稳定性、高离子电导率与聚合物固态电解质的质软、易加工的优势,是目前最有潜力的电解质体系。对锂离子固态电解质的基础进行了简介,并着重对有机–无机复合电解质存在的问题（离子电导率、固固界面、电化学窗口及两相相容性）及优化策略进行总结,最后对复合电解质面临的关键挑战和未来发展趋势进行了展望。
孙庆伟[2]（2021）在《聚偏氟乙烯基锂离子复合固态电解质的制备与性能研究》文中研究说明固态电解质能够有效避免锂离子电池中有机电解液易燃而带来的安全问题,而聚合物-陶瓷复合固态电解质拥有高离子传导率、易加工且高的灵活性等特点,在开发高性能室温全固态可充电电池方面拥有广泛的应用前景。聚偏氟乙烯（PVDF）基固态电解质拥有很低的玻璃化温度（-39℃）,并且其拥有不易燃、易加工、宽的电化学窗口等特点,是当前固态电解质领域的研究热点之一。首先研究了PVDF与不同固体粉末制成的PVDF基复合固态电解质,对比其测试数据发现不同类型的固体粉末对PVDF基固态电解质的机械性能、循环性能和电池极化影响较大,在固态电解质中与其余组分的吸附能有较大差距。在室温0.1C倍率下循环100圈后,蒙脱土复合固态电池放电容量为120 m Ah g-1左右,氮化硼复合固态电池和硫化钼复合固态电池放电容量为90 m Ah g-1左右,纳米硅粉复合固态电池容量最低为80 m Ah g-1左右。通过测试数据对比发现拥有层状结构的蒙脱土粉末能够有效改善PVDF基固态电解质性能,而纳米硅粉会降低其机械性能、循环性能,但是会改善电池极化,为后续研究提供了基础。使用了以蒙脱土为主要原料的实验室常用高温烧结法制备了不同比例的硅铝酸锂粉末。通过对比不同烧结比例硅铝酸锂粉末的XRD、复合固态电池数据筛选出了β-LiAlSiO4/LiTaO3粉末。通过调节粉末加入比例,发现β-LiAlSiO4/LiTaO3粉末在PVDF基固态电解质中质量含量为10wt%时,复合固态电池拥有最佳性能。将拥有最佳比例的β-LiAlSiO4/LiTaO3复合固态电解质与蒙脱土复合固态电解质、无添加物PVDF基固态电解质通过微观结构观察、机械性能测试、电化学性能测试和电池性能测试数据对比发现,β-LiAlSiO4/LiTaO3复合固态电解质拥有优异的循环性能、倍率性能和锂枝晶抑制能力。在室温0.5 C倍率下,循环600圈时仍然拥有110 m Ah g-1的可逆循环容量,30℃下离子传导率为1.28×10-3 S cm-1。在倍率测试中,0.1C时放电容量为147.8 m Ah g-1,当到达4 C高倍率时,放电容量为79.2m Ah g-1,再次返回至0.1C时,放电容量仍保持在145 m Ah g-1。在抑制锂枝晶能力测试中,长达60000分钟的测试时间下仍然保持稳定的电池极化。本文在PVDF基聚合物电解质中引入β-LiAlSiO4/LiTaO3粉末有效的改善了PVDF基固态电解质电化学性能与安全性,为室温下复合固态电解质研究提供了部分参考。
李博昱[3]（2021）在《固态聚合物复合电解质的制备及其在锂金属电池中的应用研究》文中提出锂金属负极具有超高的能量密度（3860mAh g-1）和极低的还原电位（相对于标准氢电极为-3.04V）,被认为是锂离子电池最有前途的负极材料之一。然而,传统锂电池使用有机液态电解液作为工作介质,而金属锂具有非常高的活性会与电解液发生副反应。此外,液态锂金属电池还存在着诸多亟待解决的问题,如锂枝晶的生长以及有机电解液溶剂易燃等缺陷导致的安全问题。相较于传统的液体电解质,固态电解质与金属锂的反应活性大大降低,且固态电解质对于锂枝晶的生长具有抑制作用。由有机相与无机相组合形成的聚合物复合固态电解质（CPEs）,兼具聚合物轻质、柔性,以及无机材料高强度、高稳定性等优势,是最具有应用潜力的固态电解质材料,在锂金属电池（LMBs）中具有较好的应用前景。因此,利用CPEs代替液态电解质,实现电池的全固态化是抑制LMBs中锂枝晶生长的有效策略之一,有望解决LMBs的安全性问题。对于全固态LMBs,研发具有高锂离子电导率、低界面阻抗、出色的柔韧性和高机械强度的CPEs成为迫切需要。此外,CPEs中界面的设计与优化也是影响电池性能的一个关键因素。为此,本论文以制备性能优异的CPEs为目的,并对电解质/电极界面进行优化,探究了其在固态LMBs中的应用潜力。本论文主要研究工作如下:（1）利用溶液刮涂法制备了 Li0.35La0.55TiO3（LLTO）纳米纤维填充聚偏氟乙烯（PVDF）固态复合电解质（PVDF-CPEs）。结果表明:15 wt.%的LLTO纳米纤维与PVDF协同作用,使柔性电解质膜具有显着的性能,如高离子电导率（5.3×10-4 S cm-1）,宽电化学窗口（5.1 V）,高机械强度（应力9.5 MPa,应变341%）和良好的热稳定性（热降解温度为410℃）。此外,基于LLTO/PVDF-CPE电解质组装的三明治式LiFePO4/PVDF-CPE（15 wt.%LLTO）/Li全固态LMBs具有优异的循环稳定性和出色的倍率性能,其在1 C倍率下100个循环后,可逆比容量高达121 mA h g-1。这项工作证明了 LLTO纳米纤维的引入可以改善PVDF基CPEs全固态LMBs的电化学性能。（2）为了进一步提升PVDF-CPEs的机械强度和柔韧性,受超轻、超薄的蜻蜓翅膀在煽动过程中不易弯曲和扭曲,且具有出色稳定性的启发,本研究构建了仿生蜻蜓翅膀结构以LLTO纳米纤维填充的PVDF-CPEs（PVDF-CPEs）。在这种仿生结构设计中,PVDF用于构建超薄的类蜻蜓翅膜,一维LLTO纳米纤维充当蜻蜓翅脉,可产生约10 MPa的高机械强度。PVDF-CPEs表面形成了类蜻蜓翅膀的状结构,确保了出色的柔韧性以及与锂负极之间良好的界面接触。当组装LiFePO4/PVDF-CPEs/Li全固态LMBs电池时,PVDF-CPEs可以抑制锂枝晶的生长,在200次循环后可逆比容量可达140 mAh g-1。此外,以该电解质组装的LiFePO4|PVDF-CPEs|Li4Ti5O12软包电池,在折叠和弯曲状态下可提供优异的倍率性能和循环稳定性。优异的性能主要得益于仿生PVDF-CPEs的独特孔结构和超强的机械强度。（3）通过逐层刮涂法制备超薄（9.6 μm）、柔性和高机械强度的三明治结构的固态电解质（SSE）,使其兼顾CPEs的机械强度与界面稳定性。SSE中 75 wt.%的 LLTO/PVDF-CPE（LLTO-75）为中间层,上下层均为15 wt.%的LLTO/PVDF-CPE（LLTO-15）。LLTO-15以聚合物为主体,具有柔软稳定的界面,作为上下层可与电极形成较好的界面接触,而LLTO-75以陶瓷填料为主体,具有较好的机械强度,作为中间层可抑制锂枝晶生长。SSE的三明治结构设计使其在室温下具有高锂离子电导率（4.7×10-4 S cm-1）,出色的机械强度（7.2MPa）,并在锂对称电池循环中实现均匀锂沉积/剥离。SSE与LiFePO4和锂金属组装固态LMBs时,经过1000次循环后,电池的容量保持率达91.7%,库仑效率高达99.7%。（4）由于高压正极具有强氧化性,负极具有强还原性,进一步通过逐层刮涂法制备异质多层结构CPEs（SCPE）,抗氧化聚丙烯腈（PAN）直接与正极接触,而抗还原聚环氧乙烷（PEO）则直接与负极接触,防止与正负极发生反应,以保护SCPE的中间层“陶瓷中聚合物”结构（PIC-CPE）。其中,PAN-CPE与LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NCM811）接触防止氧化反应形成稳定的界面,而PEO-CPE与锂接触防止还原,从而实现耐高压性。SCPE中不同CPEs的协同作用实现了高锂离子电导率（2.81×10-4 S cm-1）,宽电化学窗口（4.92V）,高机械性能和稳定的电解质/电极界面。使用SCPE的锂对称电池可以循环500小时以上而没有电压波动。以SCPE匹配的NCM811/Li固态电池具有出色的循环稳定性和高库仑效率,500次循环后容量保持率为88%,库伦效率为99.2%。（5）制备一种简单且可扩展的方法,在室温下利用Li3xLa2/3-xTiO3/聚偏氟乙烯/二甲基乙酰胺（LLTO/PVDF/DMAc）溶液与锂金属之间的自发化学反应,在锂金属表面原位形成了 LiF/LixLLTO固体电解质界面膜（SEI）。将LLTO/PVDF/DMAc滴在锂箔上后,PVDF与锂反应形成LiF。同时,Ti4+（LLTO）被还原为Ti3+（LixLLTO）,在锂金属表面形成了离子和电子混合导体LiF/LixLLTO人工SEI。LiF/LixLLTO具有促进锂离子传输,引导锂离子均匀沉积,抑制锂枝晶形成的综合能力。当LiF/LixLLTO-Li复合负极与LiFePO4、NCM811和S正极耦合组装电池时,LiF/LixLLTO-Li负极分别实现了无枝晶形态和出色的电化学性能。更重要的是,通过在LiF/LixLLTO-Li上逐层涂覆LLTO/PVDF/DMAc溶液和三元正极材料NCM811构建一体化全固态LMBs,固态电池具有长期可循环性,实现了181 mAh g-1的初始容量,在200次循环后仍然保持83%的容量。这项工作为大规模制备下一代高能量密度固态LMBs提供了新思路。
张蓉[4]（2020）在《高载量电极材料的制备及体型全固态锂电池性能研究》文中进行了进一步梳理体型全固态锂电池不仅具有安全性能高,电压窗口宽,能在极端环境（高温、高压等）下使用等优点,同时由于搭载高载量的电极活性材料,有利于实现高能量密度的全固态锂电池,使其拥有广阔的应用前景。近年来,随着对固体电解质的研究不断深入,固体电解质的离子电导率稳步提升,而全固态锂电池中界面问题尤其是高载量电极材料内部颗粒间的界面接触问题,成为影响体型全固态锂电池性能的关键因素。目前对于全固态锂电池电极层与电解质层之间界面问题研究较多,并取得了较好的成果,但是对于高载量电极材料内部颗粒间的界面改善及机理的研究则较少。针对上述问题,本文采用低成本、可大规模生产的工艺——冷压烧结法,首次系统地制备高载量含铝复合电极（载量最高可达175 mg·cm-2）。通过高温热处理过程中融化的铝在颗粒间孔隙的浸润填充,改善电极材料内部颗粒间的接触,提升体型全固态锂电池的电化学性能。主要研究内容如下。首先,采用溶液浇铸法制备（PEO）12-LiClO4固态聚合物电解质膜。PEO聚合物电解质膜成膜性好,制备方法简单,具有一定柔性,能与电极表面紧密接触。（PEO）12-LiClO4在 30 和 60℃下的离子电导率分别为 3.97·10-7 S·cm-2和1.03·10-4 S·cm-2。同时利用无机固体电解质LLZO对PEO基聚合物电解质进行掺杂改性,实验结果表明,LLZO的加入提高了聚合物电解质膜的电压窗口和离子电导率,可在较高电压复合正极的全固态锂电池中使用。当复合10 wt%的LLZO时,PEO-10LLZO聚合物电解质膜的综合性能最佳,在30和60℃的离子电导率分别为 4.91·10-7 S·cm-2 和 1.66·10-4 S·cm-2。其次,本文以Li4Ti5O12（LTO）作为负极活性材料,制备高载量LTO-Al负极片,研究热处理温度、Al含量、热处理时间和极片载量等参数对高载量LTO-Al负极的致密度、硬度与导电性的影响。实验表明,在载量为0.1g、铝含量为20 wt%、热处理温度为660℃、热处理时间为2h条件下得到的高载量LTO-Al负极综合性能最佳（样品标记为LTO2A1660-2h）。在60℃,0.01C恒流充放电,LTO2A1660-2h的首次放电比容量为8.5 mAh·g-1,对应的放电面积容量为0.5 mAh·cm-2,充放电30个循环后,放电比容量增加到14.9 mAh·g-1,放电面积容量为0.73 mAh·cm-2（60℃,0.01C）。而同样条件下所得的高载量纯LTO负极则基本没有比容量。以上结果表明,Al金属改善了电极材料内部颗粒界面接触,并且作为电子导体提高了全固态锂电池的电子导电性,从而增强了 LTO基体型全固态锂电池电化学性能。最后,以 LiFePO4（LFP）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）作为正极活性材料分别制备了高载量LFP-Al和NCM-Al复合正极片。研究Al对高载量正极材料的机械性能及导电性的影响,并研究其对LFP和NCM基全固态锂电池电化学性能的增强作用。研究表明,热处理过程中,融化Al能很好地填充正极材料颗粒间孔隙,且为电子提供了三维快速传输通道,提高了正极的电导率;此外,金属Al的加入提升了极片内部颗粒间的结合,提高了极片的致密度及机械性能。全固态锂电池电化学性能测试表明,LFP和LFP2Al的首次放电比容量分别为2.5 mAh·g-1和12.7 mAh·g-1,对应的首次放电面积容量分别为0.17 mAh·cm-2与0.62 mAh·cm-2,金属Al的加入有效提升了体型全固态锂电池的电化学性能。在热处理过程中,由于NCM2Al复合正极片变形,导致极片表面不平整,无法装配电池进行电化学性能测试,还需进行进一步研究。
李卓[5]（2020）在《聚合物固体电解质的制备、导电机理和性能优化及固态锂电池研究》文中进行了进一步梳理近年来,锂离子电池成功地应用于动力汽车和消费电子等领域。然而,传统的锂离子电池主要使用的是有机液态电解质,不可避免地带来电解质的泄露、燃烧等安全风险。另外,使用石墨负极的传统锂离子电池的能量密度已经达到了其理论极限值,无法满足目前的储能需求。由于具有优秀的安全性,用固体电解质替代液体电解质有望彻底解决锂离子电池的安全问题。更重要的是,固态电池可以使用锂金属作为负极,以获得更高的能量密度。相比于陶瓷固体电解质,聚合物固体电解质具有机械柔性、易成膜、成本低以及更好的界面接触等优点。然而,聚合物固体电解质的离子电导率较低,电化学稳定性差。这些缺点限制了在固态电池的应用。为解决上述问题,我们开展了以下研究工作:（1）复合固体电解质的离子导电机理:将Li6.25Ga0.25La3Zr2O12（LLZO）纳米颗粒分散在聚氧化乙烯（PEO）中,制备了聚合物型PEO-LLZO复合固体电解质。PEO-LLZO复合固体电解质在30℃的电导率为7.2×10-5 S/cm,比PEO的电导率高约4个数量级。复合固体电解质电导率的提高主要与PEO/LLZO界面处的空间电荷层有关。根据TEM观察,空间电荷层的宽度约为3 nm。利用相场理论计算了缺陷在空间电荷层的浓度和分布,并揭示了空间电荷层的形成过程。进一步,我们构建了随机电阻模型,并利用蒙特-卡罗方法模拟了复合固体电解质中锂离子的传导;结果表明,复合固体电解质电导率的提高是由于渗流效应,连续的空间电荷层为锂离子传输提供了快速路径。（2）三维LLZO网络（3D-LLZO）复合固体电解质:制备了具有连续锂离子传输通道的3D-LLZO网络的复合固体电解质。其中,3D-LLZO是采用以聚氨酯泡沫为模板的有机泡沫浸渍法制备。由于具有连续交联的渗流通道,3D复合固体电解质在30℃时的离子电导率为1.2×10-4 S/cm,相比LLZO纳米颗粒复合固体电解质增加了 1倍。3D复合固体电解质离子电导的增加验证了空间电荷层理论的正确性。此外,3D复合固体电解质的迁移数、热稳定性、机械强度以及电化学稳定性也具有较大的提升。Li/3D复合固体电解质/Li对称电池可稳定循环超过360小时而不发生短路。此外,LiFePO4/3D复合固体电解质/Li全固态电池在0.5 C展示了优异的稳定循环性以及高放电比容量。（3）三维LLZO纳米纤维复合固体电解质:使用LLZO纳米纤维填料进一步优化了复合固体电解质的离子电导率。LLZO纳米纤维是通过静电纺丝制备而成,LLZO纳米纤维的直径约为120 nm。LLZO纳米纤维复合固体电解质的室温离子电导率为3.2×10-4S/cm,约为LLZO纳米颗粒复合固体电解质的4倍,并且复合固体电解质的电化学窗口达到4.8 V。Li/纳米纤维复合固体电解质/Li对称电池在0.45 mA/cm2电流密度下可稳定循环超过1500圈（1000 h）,表现出了超强的抑制锂枝晶的能力。使用PEO-LiTF SI-LLZO替代PVDF作为粘结剂,设计了一种集成化的界面结构的全固态电池,优化了正极/电解质之间的界面接触,有效地降低了界面电阻。因此,LiFePO4/纳米纤维复合电解质/Li全固态电池在0.5 C的倍率下可以稳定循环800次,且放电比容量相对于最大值保持率高达90.4%。（4）原位聚合的复合固体电解质:利用液体电解质的聚合反应制备了一种新型的复合固体电解质。聚合的复合电解质（PCEs）在室温下的电化学稳定窗口可达6.5 V。此外,PCEs在30℃下的离子电导率为1.8×10-4 S/cm,锂离子迁移数为0.58。Li/PCEs/Li对称电池在0.5 mA/cm2下能稳定循环超过1000 h,与锂负极具有极好的相容性且有效地抑制了枝晶的生长。采用原位聚合方法,PCEs与正/负极均能保持共形的界面接触,固态电池的界面电阻约降低了一半。当PCEs 与 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）和 LiNi0.85Co0.05Al0.1O2（NCA）等高电压正极和Li负极相搭配时,固态电池表现了优异的电池性能:包括高比容量、库伦效率和较长的室温循环寿命。（5）原位聚合的准固体电解质:采用原位聚合策略,在电化学电池中原位引发液体电解质的聚合反应,制备了一种具有交联结构的准固体电解质。因此,准固体电解质与所有电极之间建立了超共形的界面接触,固态电池的界面电阻大幅度降低。此外,准固体电解质在室温离子电导率高达4.3×10-3 S/cm,Li+迁移数为0.55,电化学稳定窗口为5.2 V。在电池循环过程中,锂负极表面原位形成的富LiF的固体电解质中间相（SEI）层,有效地阻止了枝晶生长和锂负极的粉化。因此,NCA-Li、NCM622-Li固态锂金属电池可以实现在较大电流密度下充-放电,并能获得高的放电比容量和长的循环寿命。其中,NCM622-Li固态电池在2.0C下经过400次稳定循环后,库仑效率接近100%,且容量保持率为81%（104 mAh/g）。
李雪[6]（2019）在《PEO基聚合物电解质的制备及全固态锂硫电池性能研究》文中认为近年来,锂硫电池的研究备受关注。这是因为硫正极和锂金属负极具有高的理论比容量（锂金属～3800 mAh g-1,硫～1675 mAh g-1）,使得锂硫电池具有高的理论比能量（2600 Wh kg-1）。同时硫还具有价格低、环保等优点,被认为是未来二次锂电池中最有发展前景的正极材料。然而,传统液态锂硫电池由于多硫化物的“穿梭效应”以及安全问题而限制了其应用。使用固体电解质的全固态锂硫电池可显着提高电池安全性能并有望解决多硫化物的穿梭问题。本文制备了一系列聚氧化乙烯（PEO）基聚合物固体电解质,系统研究了其应用于固态锂硫电池的性能。制备了具有不同的[EO]/[Li+]的PEO/LiTFSI聚合物电解质,并将其应用于锂硫电池。研究发现,虽然[EO]/[Li+]=8的电解质具有更高的离子电导率,但是[EO]/[Li+]=20的电解质与锂金属负极间的界面阻抗更低,界面稳定性更好。Li|PEO/LiTFSI（EO/Li+=20）|Li对称电池在60 ℃,电流密度为0.1 mA cm-2时可稳定循环超过300 h,而Li|PEO/LiTFSI（EO/Li+=8）|Li对称电池循环75 h就出现了短路现象。基于PEO/LiTFSI（EO/Li+=20）聚合物电解质的锂硫电池首圈放电比容量为934 mAh g-1,循环16圈后放电比容量为917 mAh g-1。相比之下,基于PEO/LiTFSI（EO/Li+=8）电解质的锂硫电池,由于与锂金属较低的界面稳定性不能够正常循环,首圈就出现了严重过充现象。在PEO/LiTFSI（EO/Li+=20）聚合物电解质研究的基础上,采用溶液浇铸的方法,将无机硫化物固体电解质Li10SnP2S12（LSPS）复合到聚氧化乙烯（PEO）基质中,制备了PEO-LSPS复合聚合物电解质。研究表明,与原始PEO/LiTFSI电解质相比,Li10SnP2S12的加入可提高复合电解质的离子电导率、机械性能以及对金属锂负极的界面稳定性。将其应用于固态锂硫电池,可显着提高电池的电化学性能。PEO-1%LSPS电解质具有最高离子电导率,在50 ℃时为1.69×l0-4S cm-1,并且具有最好的机械性能。LSPS在均匀分散在PEO基质中有效抑制了PEO的结晶,降低了PEO链间的相互作用。与PEO/LiTFSI电解质相比,PEO-1%LSPS电解质与锂负极之间具有更低的界面阻抗和更高的界面稳定性。基于PEO-1%LSPS电解质的锂硫电池具有优异的电化学性能,在60 ℃下具有高的放电比容量（约1000 mAhg-1）、高的库伦效率和良好的循环稳定性;而基于PEO/LiTFSI电解质的电池出现了严重的过充现象。更重要的是,PEO-1%LSPS电池在50 ℃时仍具有良好的电化学性能,放电比容量高（约800 mAh g-1）、循环稳定性好;而PEO/LiTFSI电解质由于离子电导率低,界面阻抗高,所以电池不能正常充放电。
王志豪[7]（2019）在《高性能聚合物电解质的制备、表征及其在全固态锂电池中的应用》文中研究表明传统锂离子二次电池由于使用液态有机电解液,容易发生漏液、爆炸的危险。新型聚合物固体电解质能有效解决使用液态电解液带来的安全问题从而成为研究的热点。现阶段聚合物固体电解质还存在锂离子电导率较低,电化学窗口较窄的问题,为了提高聚合物固体电解质低温离子电导率,进一步促进聚合物锂离子电池的发展,本文设计和使用物理共混、无机掺杂和原位聚合等改性方法对聚环氧乙烷（PEO）基聚合物电解质体系进行了改性研究,制备出两种具有安全性高、电化学性能稳定的新型聚合物固体电解质。具体研究结果如下:1.将无定型聚碳酸丙烯酯（PPC）材料与PEO以不同比例进行物理共混,然后在确定比例下改变PEO的分子量,最后在聚合物基体中掺入无机固体电解质Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3（LAGP）。实验成功制备了具有较高离子电导率的新型复合固体聚合物电解质PPC-PEO 10W[5:5]-1%wt LAGP,在30 oC时其离子电导率达到了8.79×10-5 S cm-1,并且具有良好的电化学性能。在60 oC下,测试了其组装的LiFePO4/Li全固态锂扣式电池,在0.1,0.2,0.5和1 C倍率时,电池的首次放电比容量分别为152.9,135.1,114.9和99.1mAh g-1。在0.5 C倍率下,700次循环后电池依然具有良好的容量保持率达到88.2%(103.1mAh g-1),在1 C倍率下500次循环后的容量保持率仍为73.4%。2.使用原位聚合的方法将聚（乙二醇）甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEM）和双（三氟甲烷）磺酰亚胺锂（LTFSI）混合后进行光固化聚合,成功制备出具有梳状结构的新型固体聚合物电解质。在30 oC时,poly-PEGMEM 950聚合物固体电解质的离子电导率达到1.44×10-4 S cm-1,并且具有较宽的电化学窗口（>5V）。此外,在60 oC时,组装的LiFePO4/Li扣式电池,在0.1,0.2,0.5和1 C倍率下首次放电比容量分别达到163.2,147.7,137.3和108.7 mAh g-1。在30 oC时,组装的扣式电池仍然能正常工作,其在0.05,0.1,0.2和0.5 C倍率下的首次放电比容量分别为140.5,133.5,107.7和55.6 mAh g-1。最重要的是,使用poly-PEGMEM 950聚合物固体电解质组装的3.5×7 cm软包电池在30 oC的工作温度下依然具有良好的循环稳定性,其在0.2 C倍率下,首次放电比容量达到137.5 mAh g-1,100次循环后容量保持率仍达84.4%,在0.5 C倍率下100次循环后保持率达到95.5%。
李大兵[8]（2019）在《有机无机复合固态电解质的合成及电化学性能的研究》文中提出全固态锂电池相比于传统的锂离子电池,实现了安全与性能的双提升。新型无机陶瓷固态电解质的室温离子电导率可以达到与液态电解液相当的程度,但与电极的接触很差,界面阻抗很大;PEO基聚合物固态电解质室温离子电导率不高,但是与电极之间拥有较高的界面稳定性。本文选取锂-硫银锗矿结构硫化物固态电解质Li6.25PS5.25Cl0.75、钙钛矿型多孔氧化物固态电解质Li0.35La0.55TiO3分别作为无机活性填料,加入到聚环氧乙烷（PEO）-LiTFSI基体中,通过简单的溶液浇铸法制备出电化学性能优异的自支撑柔性复合电解质。1.通过机械球磨加上热处理的方法制备了硫化物固态电解质Li6.25PS5.25Cl0.75,并将其作为活性填料加入PEO-LiTFSI聚合物基体中,XRD图谱和拉曼图谱证实了复合电解质的两相结构,小角XRD衍射证明了 PEO基体的结晶性的降低,其中1 wt%的LPSCl陶瓷颗粒能最大程度的提高聚合物膜的离子电导率,室温离子电导率从5.62×106 S/cm提升至1.24×10-5 S/cm,复合电解质氧化分解电压最高可以达到5.1 V（vs.Li+/Li）,但是过量的硫化物陶瓷颗粒引入反而引发复合电解质的电化学不稳定。CPEs-1复合膜组装的金属锂对称电池在60℃及0.1 mA/cm2电流密度下循环600 h后保持稳定,其组装的LiFePO4/Li全固态电池,0.2 C倍率下放电比容量高达159.1 mAh/g,循环50周以后容量保持率为94.34%。2.通过溶剂热与热处理的方法获得了稳定的多孔结构Li0.35La0.55Ti03,将其作为活性填料加入PEO聚合物基体中,通过XRD图谱证实了复合膜明显的两相结构及PEO基体结晶性的降低。30 wt%复合比例的多孔LLTO复合电解质具有最高的离子电导率,室温离子电导率提升至2.17×10-5 S/cm,氧化分解电压最高可以达到5.0 V（vs.Li+/Li）,其组装的锂对称电池在60℃及0.1 mA/cm2电流密度下可以循环长达2000周。通过XPS测试发现PEO基体有效的缓解了 LLTO陶瓷跟金属锂接触后的Ti4+还原问题。组装的LiFePO4/CPEs-30%LLTO/Li全固态电池在不同倍率下均获得较好的循环稳定性与可逆性,0.1 C倍率下循环时,首周放电比容量为155.3 mAh/g,循环100周后容量保持率为98.77%。
尹玲霞[9]（2019）在《高性能锂/铝硫电池隔膜与固态电解质的设计及电化学性能研究》文中研究说明随着3C类电子产品、电动车、太阳能电池、大型电网等领域的飞速发展,迫切需要能量密度高、功率密度大、循环寿命长的可充放储能器件。以锂离子电池为代表的化学电源近年来得到了快速的发展,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽等优点。硫（S8）作为转换型正极材料具有高的比容量(1675 mAh g-1),而且价格低廉、环境友好,受到了储能领域的极大关注。金属锂（Li）作为电池负极材料具有技术成熟、能量密度高等优点,但是其价格较高,且锂枝晶的安全问题也限制了其进一步应用。金属铝（Al）作为一种轻质、成本低廉且能量密度高的负极材料也是高功率高密度储能体系中的佼佼者。锂/铝硫（Li/Al-S）电池虽然能量密度高,但是易溶解在液态电解液中的多硫离子（PSs）会迁移至负极与其反应,导致严重的穿梭效应使得电池的循环稳定性差、库仑效率低。因此,改善电池的电化学性能,抑制PSs的穿梭效应至关重要。本论文主要从Li/Al-S电池隔膜材料的修饰和固态电解质设计两方面出发,解决Li/Al-S电池PSs的穿梭及安全问题。（1）使用成本低廉、无毒的生物质材料鸡蛋膜（ESM）作为锂硫（Li-S）电池的隔膜材料,相比于商业化隔膜,ESM具有良好的机械强度、优异的热稳定性和良好的电解质渗透性。此外,ESM表面的羟基和氨基等官能团可以通过化学作用吸附多硫化锂,抑制多硫化物向负极迁移。在ESM上涂覆MXene纳米片,制备多功能MXene/ESM隔膜,MXene表面的官能团与多硫离子之间的化学作用,尤其是Ti与多硫离子之间Lewis酸碱作用,进一步抑制多硫化物的穿梭效应。同时,高的电子传导性可以使MXene纳米片层起到第二集流体的作用,引起捕获的多硫化锂的电化学再利用。由KJC/S正极和Li金属负极组装的Li-S电池表现出了优异的循环稳定性,在0.5 C下初始比容量为1185 mAh g-1,250次循环后容量保持率为74%。同时,电池的比容量在0.1 C时为1321 mAh g-1,0.2 C时为1112 mAh g-1,在0.5 C下为1003 mAh g-1,在1 C下为948 mAh g-1,当电流密度恢复到0.1 C时,比容量为1147 mAh g-1。表明MXene/ESM功能隔膜显着提高了硫复合正极的循环稳定性和倍率性能。（2）以MAX为前驱体通过水热法制备TiO2量子点（TQDs）,将其作为PEO基聚合物电解质的添加剂来提高聚合物电解质的离子电导率,制备出了具有高的锂离子迁移数和宽的电化学稳定窗口的PEO-TQDs复合聚合物电解质。用其组装的全固态锂硫电池表现出了良好的循环稳定性,改善了聚合物电解质与电极界面的相容性。TiO2量子点含量为4%的复合聚合物电解质具有最高的离子电导率。在0.05 C时放电比容量为1108.1 mAh g-1,0.1 C下为862.4mAh g-1,0.2 C时为685.7 mAh g-1,0.5 C时为524.4 mAh g-1,当电流密度回到0.05 C时,放电比容量为899.7 mAh g-1。同时,PEO-TQDs复合聚合物电解质的Li-S电池在60℃0.1 C下初始放电比容量为929 mAh g-1,150次循环后仍然高达918 mAh g-1,表现出了优异的循环稳定性。（3）以聚苯胺（PANI）涂覆的玻璃纤维作为隔膜、KJC/S为复合正极、金属铝为负极构筑了体积能量密度高、成本低廉的铝硫（Al-S）电池新体系,实现了较好的电化学性能。PANI与多硫离子具有化学作用力,据此可以吸附PSs阻止穿梭效应的发生。在50 mA g-1的电流密度下首次放电比容量为1392 mAh g-1,25次循环之后容量依然高达1003 mAh g-1,容量保持率为72%。
郑晶[10]（2018）在《电化学储锂电极材料与电解液的改性设计及其性能研究》文中研究指明在众多的电化学储能技术,锂离子电池有其突出的优势。近年来锂离子电池得到了广泛的研究,已经在人们日常生活和社会发展中由举足轻重的作用。然而,目前商业化的锂离子电池在安全性和能量密度等方面已很难满足人类社会日益增长的能源需求。因此,迫切需要进一步开发新型的高安全性、高能量密度、环境友好且成本低廉的电化学储能技术。在众多的锂离子电池负极材料中,TiO2基负极材料能够有效地抑制锂枝晶的生长,且具有充放电时体积膨胀小、廉价无毒等特点,使之成为极具潜力的石墨材料的替代物。但是,如何通过简单有效的方法提高TiO2的锂离子扩散速率和电子导电性,从而改善这类材料的电化学储锂性能是目前亟待解决的问题。另一方面,锂硫电池作为一种新型的储锂技术在能量密度方面具有传统锂离子点出无可比拟的优势,且具有价格低廉以及环境友好等优点,有望成为下一代高性能储锂技术。然而,要想获得高性能的锂硫电池仍需要解决正极材料导电性差、多硫化物穿梭效应以及负极锂枝晶等难题。本文分别从材料的纳米结构调控和电解液的设计改性出发,通过分析电极材料与电解液对储锂过程的影响,深入揭示电化学储锂机制,从而解决储锂技术的低安全性、低能量密度等问题。主要研究内容如下:（1）通过铝热还原法制备得到了含氧缺陷的锐钛矿相蓝色TiO2锂离子电池负极材料。SEM和TEM测试发现,TiO2纳米片在铝热还原后变为椭圆形且尺寸减小,有效缩短了锂离子在活性材料中的扩散路径,从而加快锂离子的扩散速率;同时,大量氧缺陷的引入不仅能够为锂离子的存储与迁移提供更多的空隙空间,而且能够有效地增加材料的电子导电性。电化学测试表明,改性后的蓝色TiO2储锂性能明显提升。（2）通过快捷的氢气还原法成功在锐钛矿相TiO2纳米片中引入氧缺陷,制备得到蓝色TiO2纳米颗粒,避免了铝热还原法中繁琐的后处理步骤。进一步研究尺寸效应表明,初始TiO2纳米尺寸越小,越容易产生高浓度的氧缺陷,越利于锂离子和电子的转移和储存;同时,还原后得到的TiO2纳米颗粒也随着初始TiO2尺寸的减小而减小,有利于锂离子在活性材料中的快速扩散和转移。通过这种氧缺陷和纳米尺寸的协同作用,该TiO2纳米片在1C电流密度下循环100圈后其容量仍能维持在266 mAh g-1。（3）针对锂硫电池穿梭效应和锂枝晶以及安全性等问题,原创性地开发了一种新型的高浓盐醚基电解液系统LiFSI/DME;通过控制多硫化物在该高浓盐电解液中的低溶解度及迁移速率,实现了对多硫化锂的穿梭效应的有效抑制;同时,该高浓盐电解液还能够有效促进锂金属表面富含LiF的致密SEI膜的形成,显着阻止了锂金属与电解液间的副反应,最大程度控制了锂枝晶的生长,从而提高了锂金属负极的稳定性,最终,使得锂硫电池的电化学性能显着提升。此外,将这种高浓盐电解液储锂机理推广至高浓盐储钾电解液,同样实现了十分优异的储钾性能。（4）为了进一步降低高浓电解液的成本,促进其商业化应用,将LiFSI/DME系统中加入惰性含氟溶剂OFE得到了一种新型廉价的局部高浓盐电解液体系。实验发现,这种局部高浓盐电解液能够有效地抑制锂枝晶的生长,使得锂金属的沉积/溶解效率高达99.3%;同时,随着惰性溶剂OFE含量的增加,多硫化锂的溶解性明显减弱直到完全不溶解,从而有效抑制穿梭效应。最终,在这种新型局部高浓盐体系中,锂硫电池在500 mA g-1的高电流密度下循环200圈仍保持674 mAh/g的比容量,表现出优异的储锂性能。此外,这种局部高浓盐电解液的储锂机理还具有普适性。当将OFE其他更常用的惰性溶剂时,电池仍能保持良好的储锂性能。
二、Electrochemical Performance of PEO_(10)LiX-Li_2TiO_3 Composite Polymer Electrolytes（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Electrochemical Performance of PEO_(10)LiX-Li_2TiO_3 Composite Polymer Electrolytes（论文提纲范文）
（1）锂离子电池中有机–无机复合固态电解质的研究进展（论文提纲范文）
| 1 锂离子固态电解质基础简介 |
| 2 锂离子有机–无机复合固态电解质的优化策略 |
| 2.1 离子电导率 |
| 2.1.1 离子传输机理 |
| 2.1.2 复合方式 |
| 2.2 电化学窗口 |
| 2.3 固固界面 |
| 2.3.1 固固界面接触 |
| 2.3.2 空间电荷层 |
| 2.3.3 界面反应 |
| 2.3.4 锂枝晶 |
| 2.4 两相相容性 |
| 3 结论与展望 |
（2）聚偏氟乙烯基锂离子复合固态电解质的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固态锂离子电池概述 |
| 1.2.1 固态锂离子电池的发展情况概述 |
| 1.2.2 固态锂离子电池的结构及工作原理 |
| 1.3 固态电解质概述 |
| 1.3.1 固态电解质的类型 |
| 1.3.2 固态电解质的性能要求 |
| 1.4 研究的目的和意义 |
| 1.5 研究的主要内容与创新性 |
| 第二章 电池的组装与测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电极制备 |
| 2.3 实验材料 |
| 2.4 实验仪器 |
| 2.5 电池组装与测试 |
| 2.5.1 固态电池的组装 |
| 2.5.2 固态电池的测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同无机填料对 PVDF 基固态电解质的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无机填料介绍 |
| 3.2.1 蒙脱土 |
| 3.2.2 氮化硼 |
| 3.2.3 二硫化钼 |
| 3.2.4 硅粉 |
| 3.3 PVDF基复合固态电解质性能测试 |
| 3.3.1 固态电解质的制备 |
| 3.3.2 PVDF基复合固态电解质的机械性能测试 |
| 3.3.3 PVDF 基复合固态电池性能测试分析 |
| 3.3.4 复合固态电解质DFT计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 制备PVDF基 β-LiAlSiO_4/LiTaO_3复合固态电解质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 β-LiAlSiO_4/LiTaO_3固体颗粒的制备 |
| 4.3 β-LiAlSiO_4/LiTaO_3复合固态电解质的测试与结果讨论 |
| 4.3.1 不同组分的硅铝酸锂粉末XRD测试 |
| 4.3.2 热重曲线 |
| 4.3.3 电镜表征 |
| 4.3.4 复合固态电解质的机械强度测试 |
| 4.4 固态电池性能测试与结果讨论 |
| 4.4.1 复合聚合物固态电解质电化学窗口测试 |
| 4.4.2 离子传导率与锂离子迁移数测试 |
| 4.4.3 固态电池电化学阻抗谱测试 |
| 4.4.4 循环性能测试 |
| 4.4.5 抑制锂枝晶性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）固态聚合物复合电解质的制备及其在锂金属电池中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂金属电池 |
| 1.2.1 锂金属电池发展 |
| 1.2.2 锂金属电池瓶颈 |
| 1.3 锂金属负极改善策略 |
| 1.3.1 电解液/隔膜改性 |
| 1.3.2 人工界面保护层 |
| 1.3.3 结构化锂电极 |
| 1.3.4 固态电解质 |
| 1.4 固态复合电解质研究进展 |
| 1.4.1 固态复合电解质优势 |
| 1.4.2 聚合物基体 |
| 1.4.3 无机填料 |
| 1.4.4 一维无机纳米纤维/聚合物固态复合电解质 |
| 1.4.5 三维无机结构/聚合物固态复合电解质 |
| 1.4.6 异质多层结构固态复合电解质 |
| 1.5 固态锂金属电池待解决的科学问题 |
| 1.6 选题依据及研究内容 |
| 2 LLTO纳米纤维增强PVDF基固态电解质的制备及固态锂金属电池的应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验内容 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 LLTO纳米纤维的制备 |
| 2.2.4 CPEs膜的制备 |
| 2.2.5 模拟计算 |
| 2.2.6 电化学表征 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 材料的合成及表征 |
| 2.3.2 物相表征及作用机理 |
| 2.3.3 理化性能研究 |
| 2.3.4 锂对称电池研究 |
| 2.3.5 固态电池研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 仿生蜻蜓之翼PVDF/LLTO电解质的制备及固态锂金属电池的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验内容 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 LLTO纳米纤维的制备 |
| 3.2.4 Li_4Ti_5O_(12)纳米纤维的制备 |
| 3.2.5 PVDF-CPEs的制备 |
| 3.2.6 材料表征 |
| 3.2.7 电化学表征 |
| 3.2.8 模拟计算 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的制备及表征 |
| 3.3.2 机械性能研究 |
| 3.3.3 理化性能测试 |
| 3.3.4 固态电池研究 |
| 3.3.5 软包电池研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超薄、柔性三明治结构电解质膜制备及固态锂金属电池的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.2.1 实验原料及试剂 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 PVDF-CPEs膜的制备 |
| 4.2.4 三明治式LLTO/PVDF-CPE的制备 |
| 4.2.5 材料表征 |
| 4.2.6 电化学表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的制备及表征 |
| 4.3.2 不同填料浓度对固态电解质性能影响 |
| 4.3.3 三明治式固态电解质性能研究 |
| 4.3.4 固态电池研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 高压固态锂金属电池用异质多层结构固态复合电解质界面构筑及应用性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 LLTO纳米纤维的制备 |
| 5.2.4 PEO-CPE、PAN-CPE和PIC-CPE膜的制备 |
| 5.2.5 SCPE膜的制备 |
| 5.2.6 材料表征 |
| 5.2.7 电化学表征 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的制备与表征 |
| 5.3.2 机械性能研究 |
| 5.3.3 电化学性能研究 |
| 5.3.4 原位质谱研究 |
| 5.3.5 固态电池研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 氟化固体电解质界面的构筑及其在固态锂金属电池中的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验内容 |
| 6.2.1 实验原料及试剂 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 LLTO纳米纤维的合成 |
| 6.2.4 LiF/Li_xLLTO-Li电极的制备 |
| 6.2.5 材料表征 |
| 6.2.6 电化学表征 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 富含LiF界面的构筑及其电化学性能研究 |
| 6.3.2 富含LiF固体电解质界面及其在固态锂金属电池中应用 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论、创新点与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）高载量电极材料的制备及体型全固态锂电池性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 全固态锂电池的研究进展 |
| 1.2.1 全固态锂电池电解质的研究进展 |
| 1.2.2 全固态锂电池界面问题的研究进展 |
| 1.3 体型全固态锂电池 |
| 1.3.1 体型全固态锂电池面临的挑战 |
| 1.3.2 体型全固态电池的研究现状 |
| 1.4 本文的研究目的与内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验药品及表征 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.2.1 X-射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 硬度测试 |
| 2.2.4 四探针测试 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 交流阻抗测试(EIS) |
| 2.3.2 线性扫描伏安法(LSV) |
| 2.3.3 充放电测试 |
| 第3章 PEO基聚合物电解质的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PEO及PEO-LLZO复合聚合物电解质(CPE)的制备 |
| 3.2.2 电化学性能测试 |
| 3.2.3 锂离子电池及固态锂电池LTO/PEO/Li的封装 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 PEO聚合物电解质 |
| 3.3.2 PEO-LLZO复合聚合物电解质(CPE) |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高载量负极的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 LTO-Al负极的制备 |
| 4.2.2 全固态锂电池的装配 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 温度对LTO-Al负极的影响 |
| 4.3.2 Al含量对LTO-Al负极的影响 |
| 4.3.3 热处理时间对LTO-Al负极的影响 |
| 4.3.4 极片载量对LTO-A1负极的影响 |
| 4.3.5 LTO-Al/PEO/Li全固态锂电池的性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高载量正极的制备及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 高载量正极片的制备 |
| 5.2.2 复合正极片/PEO/Li全固态电池的装配 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 高载量LFP-A1复合正极的研究 |
| 5.3.2 高载量NCM523-Al复合正极的研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 进一步工作的方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（5）聚合物固体电解质的制备、导电机理和性能优化及固态锂电池研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固态锂电池 |
| 1.3 固体电解质 |
| 1.3.1 氧化物固体电解质 |
| 1.3.2 硫化物固体电解质 |
| 1.3.3 Thin-LiPON薄膜固体电解质 |
| 1.3.4 聚合物型固体电解质 |
| 1.4 固态锂电池的界面 |
| 1.4.1 正极与电解质界面 |
| 1.4.2 负极与电解质界面 |
| 1.5 本领域目前的主要问题 |
| 1.6 本论文的选题依据 |
| 1.7 本论文主要研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 原料与试剂 |
| 2.2 LLZO陶瓷电解质填料的合成 |
| 2.2.1 LLZO纳米颗粒的制备 |
| 2.2.2 三维LLZO网络的制备 |
| 2.2.3 三维LLZO纳米纤维的制备 |
| 2.3 电解质的制备 |
| 2.3.1 PEO-LLZO复合电解质的制备 |
| 2.3.2 三维LLZO复合电解质的制备 |
| 2.3.3 三维LLZO纳米纤维复合电解质的制备 |
| 2.3.4 原位聚合的复合电解质的制备 |
| 2.3.5 准固态电解质的制备 |
| 2.4 材料结构与性能的表征 |
| 2.4.1 LLZO电解质填料的表征 |
| 2.4.2 聚合物电解质结构性能的表征 |
| 2.4.3 聚合物电解质的电化学性能测试 |
| 2.5 复合正极的制备及电池的组装 |
| 2.5.1 复合正极的制备 |
| 2.5.2 固态电池的组装 |
| 2.5.3 固态电池的测试 |
| 第3章 复合固体电解质中的锂离子导电机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 LLZO纳米颗粒 |
| 3.2.2 复合电解质的结构与性能 |
| 3.2.3 复合电解质的电导性能 |
| 3.2.4 PEO/LLZO界面的缺陷反应 |
| 3.2.5 相场模拟及空间电荷层的形成 |
| 3.2.6 蒙特卡洛模拟及渗流效应 |
| 3.2.7 复合电解质的电化学性能 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 三维LLZO复合固体电解质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 复合电解质的结构 |
| 4.2.2 复合电解质的物理化学性能 |
| 4.2.3 复合电解质的电导性能 |
| 4.2.4 复合电解质的电化学稳定性 |
| 4.2.5 基于三维LLZO复合电解质的全固态电池的性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 三维LLZO纳米纤维复合固体电解质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 LLZO纳米纤维的结构与性能 |
| 5.2.2 复合电解质的结构及物理化学性能 |
| 5.2.3 复合电解质的电导性能 |
| 5.2.4 复合电解质的电化学稳定性 |
| 5.2.5 基于LLZO纳米纤维复合电解质的全固态电池的性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 原位聚合的复合固体电解质 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 原位聚合的复合电解质 |
| 6.2.2 复合电解质的电导性能 |
| 6.2.3 复合电解质的电化学稳定性 |
| 6.2.4 基于原位聚合的复合电解质的固态电池的性能 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 原位聚合的准固体电解质 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 结果与讨论 |
| 7.2.1 原位聚合技术制备准固体电解质 |
| 7.2.2 准固体电解质的结构与性能 |
| 7.2.3 准固体电解质的电化学性能 |
| 7.2.4 准固体电解质对锂负极的保护作用 |
| 7.2.5 准固体电解质用于高电压锂金属电池的普适性 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 论文的主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的主要研究成果 |
| 附件 |
（6）PEO基聚合物电解质的制备及全固态锂硫电池性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.3 锂硫电池简介 |
| 1.3.1 锂硫电池的工作原理 |
| 1.3.2 锂硫电池存在的问题 |
| 1.4 全固态锂硫电池 |
| 1.4.1 全固态锂硫电池的优点 |
| 1.4.2 全固态锂硫电池存在的问题 |
| 1.5 固态电解质简介 |
| 1.6 固态电解质的分类 |
| 1.6.1 氧化物固态电解质 |
| 1.6.2 硫化物固态电解质 |
| 1.6.3 聚合物固态电解质 |
| 1.6.4 固态电解质的比较 |
| 1.7 聚合物电解质的发展 |
| 1.7.1 纯聚合物电解质 |
| 1.7.2 凝胶态聚合物电解质 |
| 1.8 复合聚合物电解质 |
| 1.8.1 PEO基-无机填料复合电解质 |
| 1.8.2 PEO基-氧化物离子导体复合电解质 |
| 1.8.3 PEO基-硫化物离子导体复合电解质 |
| 1.9 聚合物电解质在锂硫电池中的应用 |
| 1.9.1 纯聚合物电解质在锂硫电池中的应用 |
| 1.9.2 PEO基-无机填料复合电解质在锂硫电池中的应用 |
| 1.9.3 PEO基-氧化物离子导体复合电解质在锂硫电池中的应用 |
| 1.9.4 其他聚合物电解质在锂硫电池中的应用 |
| 1.10 固态锂硫电池正极材料的发展 |
| 1.11 本论文的研究计划和意义 |
| 第二章 实验试剂、仪器及方法 |
| 2.1 试剂与仪器 |
| 2.2 材料表征及性能测试 |
| 2.2.1 X-射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 能量色散谱仪 |
| 2.2.4 差示扫描量热法 |
| 2.2.5 机械性能测试 |
| 2.3 电池的组装和拆卸 |
| 2.3.1 电池的组装 |
| 2.3.2 电池的拆卸 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 循环伏安测试 |
| 2.4.2 线性扫描伏安法 |
| 2.4.3 电化学阻抗谱 |
| 2.4.4 锂离子迁移数 |
| 2.4.5 恒电流充放电测试 |
| 第三章 PEO基聚合物电解质及其锂硫电池性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 聚合物电解质的制备 |
| 3.3 聚合物电解质的表征 |
| 3.4 聚合物电解质的电化学性能 |
| 3.5 硫正极的制备与比较 |
| 3.5.1 硫正极的制备 |
| 3.5.2 硫正极的比较 |
| 3.6 固态锂硫电池电化学性能研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 PEO-LSPS复合聚合物电解质及其锂硫电池性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合聚合物电解质的制备 |
| 4.3 复合聚合物电解质的表征 |
| 4.4 复合聚合物电解质的电化学性能 |
| 4.5 硫正极的制备 |
| 4.6 固态锂硫电池电化学性能研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 论文的总结与展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）高性能聚合物电解质的制备、表征及其在全固态锂电池中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概述及全固态锂电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池概述 |
| 1.2.2 全固态电池简介 |
| 1.3 无机固体电解质 |
| 1.3.1 氧化物固体电解质 |
| 1.3.2 硫化物固体电解质 |
| 1.4 聚合物固体电解质 |
| 1.4.1 纯固态聚合物电解质 |
| 1.4.2 凝胶聚合物固体电解质 |
| 1.4.3 复合聚合物固体电解质 |
| 1.5 聚合物固体电解质的改性方法 |
| 1.5.1 共混改性 |
| 1.5.2 掺杂改性 |
| 1.5.3 聚合改性 |
| 1.6 选题意义及研究内容 |
| 第二章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2 材料结构表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.3 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR) |
| 2.2.4 差式扫描量热分析(DSC) |
| 2.2.5 热重分析(TGA) |
| 2.3 材料电化学性能表征 |
| 2.3.1 电解质膜电导率及活化能 |
| 2.3.2 电解质膜锂离子迁移数 |
| 2.3.3 电解质膜电化学稳定性 |
| 2.4 电池组装和测试 |
| 2.4.1 电极制备 |
| 2.4.2 电池组装及测试方法 |
| 第三章 PEO-PPC与 Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3复合聚合物电解质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合聚合物电解质膜的制备 |
| 3.3 PEO-PPC与Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3 复合聚合物电解质测试结果和讨论 |
| 3.3.1 电导率的优化 |
| 3.3.2 复合聚合物电解质的表征 |
| 3.3.3 复合聚合物电解质的电池性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 poly-PEGMEM聚合物电解质的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 poly-PEGMEM纯固体聚合物电解质膜的制备 |
| 4.3 poly-PEGMEM电解质测试结果和讨论 |
| 4.3.1 poly-PEGMEM聚合物电解质的电导率优化及表征 |
| 4.3.2 poly-PEGMEM聚合物电解质的电化学及安全性能表征 |
| 4.3.3 poly-PEGMEM聚合物电解质的电池性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读硕士学位期间所作的项目 |
| 致谢 |
（8）有机无机复合固态电解质的合成及电化学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 固态锂电池工作原理 |
| 1.3 固态电解质的研究进展 |
| 1.3.1 无机氧化物电解质 |
| 1.3.2 无机硫化物电解质 |
| 1.3.3 聚合物固态电解质 |
| 1.4 有机无机复合电解质的研究现状 |
| 1.5 本文的研究思路和主要内容 |
| 2 材料的制备、表征及测试方法 |
| 2.1 实验原材料和仪器 |
| 2.1.1 实验原材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 实验材料的合成 |
| 2.2.1 复合电解质的制备 |
| 2.2.2 电极材料的制备 |
| 2.2.3 扣式电池的装配 |
| 2.3 材料表征 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 场发射-扫描电子显微镜分析(FE-SEM) |
| 2.3.3 拉曼光谱(Raman Spectra) |
| 2.3.4 激光粒度仪 |
| 2.3.5 物理吸附仪(BET) |
| 2.3.6 小角X射线散射(SAXS) |
| 2.3.7 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.4 电化学表征 |
| 2.4.1 电化学阻抗谱(EIS) |
| 2.4.2 扩散激活能Ea的计算 |
| 2.4.3 电化学稳定窗口(LSV) |
| 2.4.4 金属锂稳定性 |
| 2.4.5 恒电流充放电性能与循环性能测试 |
| 3 聚环氧乙烷(PEO)与锂-硫银锗矿(LPSCl)复合电解质的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验内容 |
| 3.2.1 球磨-固相烧结法制备锂-硫银锗矿(LPSCl)陶瓷电解质 |
| 3.3 测试结果与分析 |
| 3.3.1 硫化物固态电解质的结构性能表征 |
| 3.3.2 锂-硫银锗矿型陶瓷固态电解质离子电导率分析 |
| 3.3.3 锂-硫银锗矿类陶瓷固态电解质离子跃迁机理探讨 |
| 3.3.4 硫化物复合电解质的物相表征 |
| 3.3.5 硫化物复合电解质的小角XRD衍射分析 |
| 3.3.6 硫化物复合电解质的形貌表征 |
| 3.3.7 硫化物复合电解质的离子电导率分析 |
| 3.3.8 硫化物复合电解质的电化学窗口 |
| 3.3.9 硫化物复合电解质与PEO聚合物电解质的对锂稳定性 |
| 3.3.10 硫化物复合电解质与PEO聚合物电解质的电池性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 聚环氧乙烷(PEO)与钙钛矿型(LLTO)复合电解质的表征及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.2.1 溶剂热法制备多孔钙钛矿型(LLTO)陶瓷电解质 |
| 4.2.2 球磨-固相烧结法制备钙钛矿型(LLTO)陶瓷电解质 |
| 4.3 测试结果与分析 |
| 4.3.1 多孔LLTO陶瓷固态电解质的结构性能表征 |
| 4.3.2 多孔LLTO陶瓷固态电解质离子电导率分析 |
| 4.3.3 多孔LLTO复合电解质的物相表征 |
| 4.3.4 多孔LLTO复合电解质的形貌表征 |
| 4.3.5 多孔LLTO复合电解质的离子电导率分析 |
| 4.3.6 多孔LLTO复合电解质的电化学窗口 |
| 4.3.7 LLTO颗粒形态对聚合物电导率的影响 |
| 4.3.8 多孔LLTO复合电解质与LLTO陶瓷片对锂稳定性 |
| 4.3.9 多孔LLTO复合电解质与LLTO陶瓷片对锂稳定性机理分析 |
| 4.3.10 多孔LLTO复合电解质的电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（9）高性能锂/铝硫电池隔膜与固态电解质的设计及电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂硫电池的概述 |
| 1.2.1 锂硫电池的工作机理 |
| 1.2.2 锂硫电池存在的问题 |
| 1.2.3 锂硫电池的研究进展 |
| 1.3 铝硫电池的概述 |
| 1.3.1 铝硫电池的工作机理 |
| 1.3.2 铝硫电池存在的问题 |
| 1.3.3 铝硫电池的研究进展 |
| 1.4 本课题的主要研究内容 |
| 1.4.1 本课题的研究目的 |
| 1.4.2 本课题的研究思路 |
| 1.4.3 本课题的研究内容 |
| 第二章 MXene纳米片改性鸡蛋膜用于高性能锂硫电池隔膜 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 原料与试剂 |
| 2.2.2 材料的制备 |
| 2.2.3 材料的表征 |
| 2.2.4 电化学测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 MXene/ESM抑制穿梭效应的机理分析 |
| 2.3.2 物性表征 |
| 2.3.3 电化学性能表征 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 MXene衍生的TiO_2 量子点用于高性能全固态Li-S电池 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 原料与试剂 |
| 3.2.2 材料的制备 |
| 3.2.3 材料的表征 |
| 3.2.4 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 物性表征 |
| 3.3.2 聚合物电解质的离子电导率、电化学窗口和锂离子迁移数 |
| 3.3.3 电化学性能测试 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 PANI/GF隔膜用于高性能铝硫电池 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原料与试剂 |
| 4.2.2 材料的制备 |
| 4.2.3 材料的表征 |
| 4.2.4 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物性表征 |
| 4.3.2 电化学性能表征 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）电化学储锂电极材料与电解液的改性设计及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池 |
| 1.2.1 锂离子电池发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池的正极材料 |
| 1.2.4 锂离子电池的负极材料 |
| 1.2.5 锂离子电池的电解液 |
| 1.2.6 传统锂离子电池负极面临的挑战 |
| 1.2.7 TiO_2基负极材料结构、性质及研究现状 |
| 1.3 锂硫电池 |
| 1.3.1 锂硫电池的工作原理 |
| 1.3.2 锂硫电池的硫正极 |
| 1.3.3 锂硫电池的金属锂负极 |
| 1.3.4 锂硫电池的电解液及其研究进展 |
| 1.4 本论文的研究思路及研究内容 |
| 第二章 实验技术、表征及电化学测试技术 |
| 2.1 实验材料和实验仪器 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 结构和物理化学性能表征仪器 |
| 2.3 电化学测试技术 |
| 2.3.1 电极片的制备 |
| 2.3.2 扣式电池的组装 |
| 2.3.3 电解液的制备 |
| 2.3.4 恒电流充放电测试 |
| 2.3.5 电解液稳定性测试 |
| 2.3.6 循环伏安测试(CV) |
| 2.3.7 交流阻抗测试(EIS) |
| 2.3.8 恒电流间歇滴定技术(GITT) |
| 第三章 铝热还原法制备氧缺陷TiO_2电极材料及其储锂行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 白色TiO_2纳米片制备 |
| 3.2.2 含氧缺陷的蓝色Al-TiO_2纳米颗粒的制备 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 氧缺陷蓝色Al-TiO_2的物性表征 |
| 3.3.2 氧缺陷蓝色TiO_2的电化学性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 氢气还原法制备氧缺陷TiO_2负极材料及其构效关系研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 不同尺寸纯相TiO_2纳米片的制备 |
| 4.2.2 氢气还原法制备不同尺寸的氧缺陷TiO_2纳米颗粒 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 氢化前后样品的物性表征 |
| 4.3.2 氢化前后样品的电化学性能分析 |
| 4.3.3 氢气还原法制备氧缺陷TiO_2的理论计算 |
| 4.3.4 氢气还原过程的尺寸效应及其对储锂性能的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 高浓盐电解液对锂硫电池的改性研究及储钾性能的推广探索 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 S@CMK-3 复合材料的制备 |
| 5.2.2 Sb@CSN复合材料的制备 |
| 5.2.3 电解液的制备 |
| 5.2.4 电池的组装及测试 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 S@CMK-3 复合正极材料的物性表征 |
| 5.3.2 高浓盐电解液的物化性质 |
| 5.3.3 高浓盐电解液的电化学性质 |
| 5.3.4 高浓盐电解液电化学储锂性能 |
| 5.3.5 高浓盐电解液储锂性能的机理分析 |
| 5.3.6 基于高浓盐电解液的电化学储钾行为的推广探索 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 局部高浓盐电解液对于锂硫电池性能的优化探索及推广 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 S@C复合材料的制备 |
| 6.2.2 局部高浓盐电解液的配制 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 局部高浓盐电解液的物化性质 |
| 6.3.2 局部高浓盐电解液的电化学性质 |
| 6.3.3 局部高浓盐电解液的电化学储锂性能 |
| 6.3.4 局部高浓盐电解液电化学储锂性能的机理分析 |
| 6.3.5 基于局部高浓盐电解液理念的电化学储锂行为的推广应用 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、Electrochemical Performance of PEO_(10)LiX-Li_2TiO_3 Composite Polymer Electrolytes（论文参考文献）
- [1]锂离子电池中有机–无机复合固态电解质的研究进展[J]. 贾婉卿,孙歌,姚诗余,陈楠,杜菲. 硅酸盐学报, 2022(01)
- [2]聚偏氟乙烯基锂离子复合固态电解质的制备与性能研究[D]. 孙庆伟. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]固态聚合物复合电解质的制备及其在锂金属电池中的应用研究[D]. 李博昱. 陕西科技大学, 2021(01)
- [4]高载量电极材料的制备及体型全固态锂电池性能研究[D]. 张蓉. 南昌大学, 2020(01)
- [5]聚合物固体电解质的制备、导电机理和性能优化及固态锂电池研究[D]. 李卓. 华中科技大学, 2020(02)
- [6]PEO基聚合物电解质的制备及全固态锂硫电池性能研究[D]. 李雪. 厦门大学, 2019(09)
- [7]高性能聚合物电解质的制备、表征及其在全固态锂电池中的应用[D]. 王志豪. 上海大学, 2019(03)
- [8]有机无机复合固态电解质的合成及电化学性能的研究[D]. 李大兵. 郑州大学, 2019(09)
- [9]高性能锂/铝硫电池隔膜与固态电解质的设计及电化学性能研究[D]. 尹玲霞. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]电化学储锂电极材料与电解液的改性设计及其性能研究[D]. 郑晶. 南京航空航天大学, 2018(01)