PAN和TCNQ金屬衍生物作為鋰離子電池關鍵材料的研究.pdf

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

2、無機材料的新型有機電極材料也成為了重要的研究課題，雖然有機材料具有對環(huán)境友好、價格便宜、結(jié)構豐富多樣等諸多優(yōu)勢，但有機小分子在電解液中的溶解度較高且電導率較低等因素極大地阻礙了其在鋰二次電池中的應用，本論文的第二部分內(nèi)容即通過液相法合成微納米結(jié)構的CuTCNQ電荷轉(zhuǎn)移復合物，旨在提高 TCNQ類材料的導電性，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，利用二維層狀結(jié)構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離子電導率、電化學穩(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GO添加量為0.9wt％時，離子電導率達1.1×10-4S cm-1(30℃)，鋰離子遷移數(shù)達0.4，電化學氧化電位達到4.5V以上；
　　(3)通過X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜等測試方法

4、分析了GO的加入對聚合物電解質(zhì)微結(jié)構的影響，探討了離子電導率提高的原因，認為GO的加入促進了體系的去耦合化，并提出了GO表面含氧官能團和離子團共同傳導鋰離子的導電機制；
　　(4)以TCNQ和金屬銅箔為原料，通過簡單的液相法合成了CuTCNQ微納米柱，首先研究了不同反應時間對CuTCNQ形貌的影響，然后分別制備粉體CuTCNQ電極和薄膜CuTCNQ一體化電極來研究CuTCNQ在鋰二次電池中的電化學性能。對粉體CuTCNQ電極而言，

5、電流密度為11mA g-1時，電池循環(huán)50周后比容量為40mAh g-1，容量保持率為74%(相對于第二周)；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，說明CuTCNQ擁有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，這是因為CuTCNQ在電解液中的溶解度較低且自身的電導率較高；
　　(5)研究了薄膜CuTCNQ一體化電極的電化學性能，結(jié)果表