PAN和TCNQ金屬衍生物作為鋰離子電池關(guān)鍵材料的研究.pdf

1、隨著環(huán)境惡化和能源緊缺的問(wèn)題逐漸凸顯，儲(chǔ)能電池得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。當(dāng)前，為了徹底解決鋰二次電池的安全性問(wèn)題，全固態(tài)鋰離子電池成為了目前的研究熱點(diǎn)。聚合物電解質(zhì)作為固態(tài)電池的關(guān)鍵部件，具有柔韌性好、資源豐富、電化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但聚合物電解質(zhì)較低的室溫離子電導(dǎo)率是限制其發(fā)展的最大障礙。本論文的第一部分內(nèi)容即通過(guò)將氧化石墨烯(GO)作為填料來(lái)改性聚丙烯腈基“polymer-in-salt”類(lèi)聚合物電解質(zhì)。
　　當(dāng)前，發(fā)展替代傳統(tǒng)

2、無(wú)機(jī)材料的新型有機(jī)電極材料也成為了重要的研究課題，雖然有機(jī)材料具有對(duì)環(huán)境友好、價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)豐富多樣等諸多優(yōu)勢(shì)，但有機(jī)小分子在電解液中的溶解度較高且電導(dǎo)率較低等因素極大地阻礙了其在鋰二次電池中的應(yīng)用，本論文的第二部分內(nèi)容即通過(guò)液相法合成微納米結(jié)構(gòu)的CuTCNQ電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，旨在提高 TCNQ類(lèi)材料的導(dǎo)電性，降低其溶解度，提升其循環(huán)性能和倍率性能。本論文主要工作和結(jié)果如下：
　　(1)以聚丙烯腈（PAN）/雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（L

3、iTFSI）聚合物電解質(zhì)為基礎(chǔ)，利用二維層狀結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯作為納米填料改性電解質(zhì)的性能，討論了氧化石墨烯含量對(duì)離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性、鋰離子遷移數(shù)和界面穩(wěn)定性等的影響；
　　(2)氧化石墨烯的加入能有效地提高聚合物電解質(zhì)的整體性能，當(dāng)GO添加量為0.9wt％時(shí)，離子電導(dǎo)率達(dá)1.1×10-4S cm-1(30℃)，鋰離子遷移數(shù)達(dá)0.4，電化學(xué)氧化電位達(dá)到4.5V以上；
　　(3)通過(guò)X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜等測(cè)試方法

4、分析了GO的加入對(duì)聚合物電解質(zhì)微結(jié)構(gòu)的影響，探討了離子電導(dǎo)率提高的原因，認(rèn)為GO的加入促進(jìn)了體系的去耦合化，并提出了GO表面含氧官能團(tuán)和離子團(tuán)共同傳導(dǎo)鋰離子的導(dǎo)電機(jī)制；
　　(4)以TCNQ和金屬銅箔為原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的液相法合成了CuTCNQ微納米柱，首先研究了不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)CuTCNQ形貌的影響，然后分別制備粉體CuTCNQ電極和薄膜CuTCNQ一體化電極來(lái)研究CuTCNQ在鋰二次電池中的電化學(xué)性能。對(duì)粉體CuTCNQ電極而言，

5、電流密度為11mA g-1時(shí)，電池循環(huán)50周后比容量為40mAh g-1，容量保持率為74%(相對(duì)于第二周)；研究了CuTCNQ的倍率性能，發(fā)現(xiàn)其在電流密度為11mA g-1和110mA g-1下的比容量非常接近，分別為42mAh g-1和37mAh g-1，說(shuō)明CuTCNQ擁有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，這是因?yàn)镃uTCNQ在電解液中的溶解度較低且自身的電導(dǎo)率較高；
　　(5)研究了薄膜CuTCNQ一體化電極的電化學(xué)性能，結(jié)果表