高性能聚酰亞胺粘結(jié)劑在鋰離子電池硅負(fù)極中的研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10414學(xué)號(hào)：2013010771碩士研究生學(xué)位論文碩士研究生學(xué)位論文高性能聚酰亞胺粘結(jié)劑在鋰離子電池硅高性能聚酰亞胺粘結(jié)劑在鋰離子電池硅負(fù)極中的研究負(fù)極中的研究TheHighPTheHighPerfmanceerfmanceofPolyieBinderofPolyieBinderffSiSibasedbasedLiLiionbatteriesionbatteriesanodeanodes朱麗朱麗院所：化學(xué)化工

2、學(xué)院導(dǎo)師姓名：侯豪情學(xué)科專業(yè)：高分子化學(xué)與物理研究方向：鋰離子電池二○一六年六月摘要鋰離子電池由于工作電壓高、能量密度大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)吸引了廣泛的關(guān)注。隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，高容量和高性能負(fù)極材料已經(jīng)成為鋰離子電池的研究熱點(diǎn)之一。硅材料由于具有高的理論比容量、自然豐度大和放電平臺(tái)低等優(yōu)點(diǎn)，而受到大家的關(guān)注。但是，在嵌鋰和脫鋰過(guò)程當(dāng)中，硅電極發(fā)生巨大的體積膨脹而造成容量的衰減，限制了高容量硅負(fù)極材料的應(yīng)用。粘結(jié)劑是鋰離子電池的重要組成部分

3、，商業(yè)化的電池一般使用PVDF為粘結(jié)劑。但是將PVDF粘結(jié)劑作為硅負(fù)極的粘結(jié)劑應(yīng)用到鋰離子電池中，在一定程度上不能抑制硅體積膨脹。本文選擇具有高的機(jī)械性能和良好的熱穩(wěn)定性的聚酰亞胺（PI）為硅負(fù)極粘結(jié)劑，研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：（1）比較了PI、PVDF和PAACMC三種粘結(jié)劑的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能，從而得出PI有著優(yōu)異的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能，能夠作為硅負(fù)極的粘結(jié)劑。研究了粘結(jié)劑含量對(duì)電池電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)硅的含量為

4、50%，粘結(jié)劑的含量為25%，導(dǎo)電劑的含量為25%時(shí)，硅電極有著較高的首次比容量，為963mAhg?1。并且對(duì)該電極進(jìn)行不同溫度的退火處理，可以得出經(jīng)過(guò)退火處理能夠重塑硅電極的表面形貌而提高硅電極的電化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)300℃退火處理的硅電極的首次可逆容量為1195.6mAhg?1，50次循環(huán)之后的可逆容量為843.3mAhg?1，容量保留率為70.5%。（2）以PI為粘結(jié)劑和以PAN為碳源的前驅(qū)體，制備了核殼結(jié)構(gòu)的納米硅復(fù)合材料。研究了不

5、同碳化溫度對(duì)得到的核殼結(jié)構(gòu)的納米硅復(fù)合材料的電化學(xué)性能的影響。隨著碳化溫度的升高，核殼結(jié)構(gòu)的納米硅復(fù)合材料電化學(xué)性能均增加。這是因?yàn)樵诩{米硅的表面形成致密的碳?xì)ぃ岣吡思{米硅的導(dǎo)電性，有利于鋰離子的嵌入和保護(hù)了硅核結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，經(jīng)500℃處理的硅電極的電化學(xué)性能最優(yōu)，其首次可逆容量為2813.3mAhg?1，50循環(huán)之后，該電極的可逆容量為1663.5mAhg?1，容量保留率為59.1%。（3）使用混合粘結(jié)劑PI和醋酸纖維素（CA