鋰硫電池2

1、一直以來，新能源汽車用動(dòng)力電池能量密度小和造價(jià)高的問題一直困擾著國(guó)內(nèi)外新能源汽車制造企業(yè)，為了破解這一難題，近來動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)紛紛開始研發(fā)生產(chǎn)成本小的高能電池，目前已經(jīng)有一些企業(yè)推出了金屬(鋁、鋅等)空氣電池、鋰硫電池等高能電池樣品，這為新能源汽車界突破動(dòng)力電池的技術(shù)瓶頸帶來希望。如果中聚雷天的鋰硫電池能在2012年實(shí)現(xiàn)大批量上市，那么國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的時(shí)間很有可能會(huì)大大提前。鋰硫電池被相關(guān)方面寄予厚望，是因?yàn)樗c現(xiàn)在市場(chǎng)比較主流的

2、磷酸鐵鋰電池相比，有著許多明顯優(yōu)勢(shì)。首先，理論上鋰硫電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了絕大多數(shù)類型的動(dòng)力電池。據(jù)中投顧問最近發(fā)布的《20102015年中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，雖然目前關(guān)于鋰硫電池的能量密度最高能達(dá)到什么水平，業(yè)界還存在一些爭(zhēng)論，但是可以肯定的是，其最大能量密度理論上不會(huì)低于1000瓦時(shí)公斤，而當(dāng)前國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池的能量密度大多在100瓦時(shí)公斤以下，并且提升的空間已經(jīng)不大。顯然，單從儲(chǔ)能效率來看，

3、鋰硫電池更適合作為汽車動(dòng)力電池。鋰硫電池除了能量密度非常高外，還具有一些其他的優(yōu)點(diǎn)，一方面，其生產(chǎn)成本比較低。由于鋰硫電池主要采用硫和鋰作為生產(chǎn)原材料，生產(chǎn)成本相對(duì)較低；另一方面，鋰硫電池在使用后低毒，并且回收利用的能耗較小。盡管與許多類型的動(dòng)力電池相比，鋰硫電池有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是同樣其也有存在一些不足之處。目前鋰硫電池最大的劣勢(shì)在于其循環(huán)利用次數(shù)比較低。因?yàn)榱蚧酆衔锞哂蟹€(wěn)定性比較差的特性，所以當(dāng)前鋰硫電池的循環(huán)利用次數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普

4、通的磷酸鐵鋰電池，這就極大的增加了鋰硫電池的使用成本。可以說，只要鋰硫電池的這一性能劣勢(shì)得不到改變，那么其就很難大規(guī)模的推廣使用。盡管理論上鋰硫電池的性能會(huì)非常先進(jìn)，但是要將理論變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，難度非常大。美國(guó)計(jì)劃在2013年將鋰硫電池的能量密度500Whkg，而作為世界動(dòng)力電池技術(shù)強(qiáng)國(guó)的日本則計(jì)劃2020年達(dá)到上述目標(biāo)，這從一個(gè)側(cè)面反映出了鋰硫電池的研發(fā)難度非常大，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于何時(shí)能夠攻克鋰硫電池的一些技術(shù)瓶頸仍存在較大分歧。含硫固態(tài)聚

5、合物電解質(zhì)的合成、結(jié)構(gòu)表征及導(dǎo)電性能研究含硫固態(tài)聚合物電解質(zhì)的合成、結(jié)構(gòu)表征及導(dǎo)電性能研究論文簡(jiǎn)介：在金屬鋰二次電池中，鋰硫電池被認(rèn)為是最具吸引力的電池體系，其理論比能量達(dá)1200Whkg。目前研究的鋰硫電池所用電解質(zhì)體系主要為液體電解質(zhì)，但使用有機(jī)電解液的LiS電池仍然存在安全性，金屬鋰負(fù)極接枝，單質(zhì)硫的溶損等問題。研究表明，鋰硫電池中引入聚合物電解質(zhì)具有較大的應(yīng)用前景。本文針對(duì)鋰硫二次電池用聚合物電解質(zhì)所存在的離子導(dǎo)電率低，電極相容

6、性差等難題，結(jié)合聚硫系化合物優(yōu)良的的粘結(jié)性、疏水性并且易固化性。設(shè)計(jì)合成一種新型含硫的聚合物以改善電解質(zhì)的導(dǎo)電性能和與硫電極界面相容性能。期望制備出既有較高離子電導(dǎo)率，又有較好成膜加工性能和電極相容性能的聚合物電解質(zhì)材料。本文以兩種不同的合成路線，設(shè)計(jì)合成了一系列支鏈為小分子PEG，主鏈含硫的聚合物，分別為甲基丙烯酸聚乙二醇酯基聚硫化合物（PS（MAAPEG））和1，3二氯2丙醇聚乙二醇醚基聚硫化合物（PS（DCPPEG））。本文還通過

7、對(duì)合成的PS（DCPPEG）摻雜無機(jī)離子SiO2，制備了PS（DCPPEG）LiClO4SiO2復(fù)合聚合物電解質(zhì)。采用SEM、DTA、IR、TG、DSC、XRD、元素分析、交流阻抗等手段研究了聚合物的合成條件，聚合物的結(jié)構(gòu)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、交流阻抗譜圖和導(dǎo)電性能，通過這些方面的分析探討了復(fù)合聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電性能的增強(qiáng)機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：（1）PS（MAAPEG）LiClO4體系的交流阻抗結(jié)果表明，將PEG分子接枝到含硫聚合物主鏈Su

8、lfurbasedcathodematerialisoneofthemostpromisingelectrodemateria（omitted）nextgenerationofhighperfmancesecondarylithiumbatterywhichinitselfisakindofptableenergy（omitted）thwideapplicationpotential.Inthisstudysulfurcomposite

9、（omitted）weresynthesizedthroughheatingthemixtureofelementsulfur（omitted）ctivepolymercarbonwithahighspecif（omitted）area.Itisconcludedthatsuchkindofcompositematerialshaveagoodconductivitycanimprovesul...第1章緒論第1124頁(yè)引言第11頁(yè)鋰電

10、池中的含硫正極材料第1119頁(yè)單質(zhì)硫第1113頁(yè)有機(jī)含硫材料第1316頁(yè)硫化導(dǎo)電聚合物材料第1619頁(yè)鋰電池中的電解質(zhì)第1922頁(yè)電解質(zhì)鹽第20頁(yè)有機(jī)溶劑第2021頁(yè)鋰硫電池用電解液國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀第2122頁(yè)論文選題依據(jù)和主要內(nèi)容第2224頁(yè)第2章實(shí)驗(yàn)方法第2427頁(yè)BET第24頁(yè)XRD第2425頁(yè)SEM第25頁(yè)模擬電池組裝第2526頁(yè)充放電循環(huán)測(cè)試第26頁(yè)循環(huán)伏安測(cè)試第26頁(yè)交流阻抗測(cè)試第2627頁(yè)第3章含硫復(fù)合材料的制備和研究第27

11、40頁(yè)引言第27頁(yè)硫－聚丙烯腈復(fù)合材料體系第2735頁(yè)硫化聚丙烯腈材料的制備及其碳包覆第28頁(yè)硫化聚丙烯腈材料的表征第2830頁(yè)硫化聚丙烯腈包覆材料的表征第3031頁(yè)包覆材料的電化學(xué)性能第3134頁(yè)粘結(jié)劑對(duì)硫化聚丙烯腈材料電化學(xué)性能的影響第3435頁(yè)硫化聚丙烯腈材料用于全電池中的探索第35頁(yè)硫－碳納米管復(fù)合材料體系第3540頁(yè)硫－碳納米管材料的制備第36頁(yè)硫－碳納米管復(fù)合材料的表征第3638頁(yè)硫－碳納米管材料的電化學(xué)性能第3840頁(yè)第4