LLTO填充PEO及聚膦腈固態(tài)電解質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，鋰金屬憑借著其較高的比容量(～3，860mA h/g)和較低的電極電位(-3.0401V)重新進(jìn)入了人們的視野，為了解決鋰金屬電池的安全性問題，固態(tài)電解質(zhì)的研究受到了越來越多人的關(guān)注。與傳統(tǒng)的酯類和醚類有機(jī)液體電解液相比，固態(tài)電解質(zhì)能有效的避免液態(tài)電解質(zhì)泄露和鋰枝晶的刺穿。但是目前常見的固態(tài)電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率較低、力學(xué)性能較差，不能滿足商業(yè)化的使用要求，嚴(yán)重限制了其商業(yè)化使用。本文選取零維Li0.33La0.557TiO3納米顆

2、粒(LLTO NPs)與一維Li0.33La0.557TiO3納米線(LLTONWs)無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)作為活性填料與聚氧化乙烯(PEO)和側(cè)鏈改性的聚膦腈(PDCP+MPEG350)進(jìn)行復(fù)合，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備了多種具有高室溫電導(dǎo)率和優(yōu)良力學(xué)性能的新型固態(tài)電解質(zhì)，并對其結(jié)構(gòu)和力學(xué)及電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。
　　1、三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì):將高電導(dǎo)率的LLTO納米線添加到PEO基聚合物固態(tài)電解質(zhì)中作為中間層，與PVDF靜電紡絲薄

3、膜組合成三明治結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)，而后浸潤少量的有機(jī)電解液。研究發(fā)現(xiàn)PVDF靜電紡絲薄膜的加入隔絕了LLTO納米線與金屬鋰的接觸，有效的避免了Ti4+與金屬鋰發(fā)生的還原反應(yīng)，提高了電池循環(huán)的穩(wěn)定性，同時，PVDF靜電紡絲薄膜的加入還對電解質(zhì)的界面阻抗，鋰離子遷移數(shù)產(chǎn)生積極的影響。實驗結(jié)果表明，該三明治結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率可以達(dá)到3.01×10-3S/cm，以三明治結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)組裝的LiCoO2/電解質(zhì)/Li鋰金屬電池具有良好的倍率性能

4、和循環(huán)性能。在室溫條件下，以2C的倍率充電100周后容量保持率可以達(dá)到91.8％，以1C，2C，3C，4C和5C的倍率放電時容量分別為144mAh/g，132mA h/g，122mAh/g and110mAh/g。
　　2、具有雙重導(dǎo)離子功能的聚膦腈基全固態(tài)電解質(zhì):通過靜電紡絲工藝將LLTO納米顆粒紡入聚丙烯腈(PAN)纖維中制備出自支撐骨架，將聚膦腈和鋰鹽的乙腈(ACN)溶液注入自支撐骨架中，放入真空烘箱中充分干燥，制得具有3D