堿性水系鋰空氣電池水穩(wěn)定固態(tài)鋰離子電解質(zhì)隔膜的研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩151頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、相對于傳統(tǒng)的鋰離子電池而言,鋰空氣電池因具有更高的理論能量密度已成為世界關注的焦點。其中水系鋰空氣電池具有開路電壓高、循環(huán)性能好等優(yōu)點,且不存在有機體系鋰空氣電池中鋰金屬易被 H2O及 CO2腐蝕、有機電解液氧化分解、空氣電極堵塞等關鍵性的問題。然而由于H2O與Li接觸會發(fā)生劇烈的化學反應,因此水系鋰空氣電池的研究重點在于鋰電極的保護,研究開發(fā)在水溶液中穩(wěn)定存在的高性能無機固態(tài)鋰離子電解質(zhì)隔膜是保護鋰電極的關鍵。
  論文選擇無機

2、固態(tài)鋰離子電解質(zhì)為研究目標,研究Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)電解質(zhì)的制備工藝及其電化學性能,探討燒結(jié)溫度及離子摻雜對LAGP電解質(zhì)離子電導率的影響,研究其離子電導率的提升途徑、工藝和機理。同時探討LAGP電解質(zhì)在不同pH值水溶液中的穩(wěn)定性以及與不同陽極材料界面之間的相容性。利用流延成型方法探索 LAGP電解質(zhì)薄膜的制備工藝以及無機-有機樹脂復合電解質(zhì)薄膜的制備方法,并優(yōu)化水系鋰空氣電池的結(jié)構。最后成功將其應用于堿性

3、電解液-水系鋰空氣電池。研究得到的主要結(jié)論如下:
  (1)采用溶膠-凝膠法制備了不同Al3+摻雜量的LAGP電解質(zhì)粉體。當Al3+摻雜量為0.4時,LAGP在900 oC恒溫燒結(jié)11 h具有最高的離子電導率和密度。Al3+摻雜量較低時,LAGP電解質(zhì)由于晶格中Li+含量以及密度低而造成其離子電導率較低;而過高的Al3+摻雜會在燒結(jié)過程中析出較多的二次絕緣相,將降低電解質(zhì)的離子電導率。電解質(zhì)的晶界處存在適量的 AlPO4能夠形成

4、AlPO4:Li+空間電荷層,有利于提高電解質(zhì)的離子電導率。燒結(jié)時間過短不利于陶瓷的致密化,導致晶界阻抗過大;而燒結(jié)時間過長時,在熱應力的作用下陶瓷晶界之間會產(chǎn)生微裂紋,將增加電解質(zhì)的晶界阻抗,而降低了電解質(zhì)的離子電導率。
  (2) LAGP電解質(zhì)在弱堿性溶液中性能穩(wěn)定,同時其與Li7Ti5O12接觸界面穩(wěn)定。在LiCl飽和的LiOH溶液中浸漬后離子電導率沒有明顯的變化;在LiCl溶液中浸漬后離子電導率變高,主要原因是在浸漬后電

5、解質(zhì)的晶界之間出現(xiàn)二次導電相LiCl?xH2O;在去離子水中浸漬后晶粒阻抗增大,主要原因是晶格中的Li+與H+發(fā)生了離子交換。LAGP與Li以及Li-In合金接觸界面會發(fā)生化學反應Ge4++Li→ Ge3++Li+;而LAGP與Li7Ti5O12接觸界面是穩(wěn)定的。
  (3)采用流延成型法成功制備了LAGP電解質(zhì)膜片,流延漿料固含量高達84%。通過流延成型制備的LAGP在900 oC恒溫燒結(jié)12 h后,總離子電導率為3.38×10

6、-4S cm-1,高于Ohara公司生產(chǎn)的商業(yè)LATP電解質(zhì)膜片(3.3×10-4S cm-1);樣品厚度可以控制在75?m左右。同時,摻雜適當比例的納米氧化物TiO2、ZrO2、GeO2均有利于提高電解質(zhì)的離子電導率以及抗彎強度。當摻雜5wt.% TiO2時,電解質(zhì)的離子電導率提高到8.37×10-4S cm-1,其抗彎強度也從48.02 N mm-2提高到74.60 N mm-2。主要是因為Ti4+離子半徑與Ge4+相近,部分取代增

7、加了晶格中原子之間的間隙,有利于 Li+的遷移,從而提高了鋰離子電導率;同時納米氧化物的添加有助于流延素坯帶的燒結(jié),提高了電解質(zhì)的致密度,降低了電解質(zhì)的晶界阻抗。
  (4)采用間苯二銨與雙酚 A型液體環(huán)氧樹脂混合溶液固化后可有效填充LAGP-5wt.% TiO2電解質(zhì)中的開孔結(jié)構,解決了電解質(zhì)的透水問題。LAGP-5wt.%TiO2樹脂復合電解質(zhì)膜片的晶粒阻抗相對于之前的電解質(zhì)膜片的晶粒阻抗變化不大,然而晶界阻抗明顯增大,室溫總

8、離子電導率降低到4.19×10-4S cm-1,主要是因為樹脂絕緣相存在于電解質(zhì)的晶界以及空隙之間。復合電解質(zhì)中有機樹脂的含量約為4 wt.%,其抗彎強度提升到111.16 N mm-2。LAGP-5wt.% TiO2樹脂復合電解質(zhì)膜在50℃飽和LiCl溶液以及LiCl飽和的LiOH溶液中浸漬一周后,電解質(zhì)的晶粒以及晶界阻抗沒有明顯的變化。我們利用該LAGP-5wt.% TiO2樹脂復合電解質(zhì)膜作為水系鋰空氣電池水穩(wěn)定鋰電極保護材料制備

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論