TPU基復(fù)合隔膜的制備及在鋰空氣電池中的應(yīng)用.pdf

1、最近幾年，隨著化石能源危機(jī)的出現(xiàn)與環(huán)境的惡化急需尋求新的可再生能源。鋰空氣電池因具有與汽油相當(dāng)?shù)睦碚撃芰棵芏仁艿綇V泛關(guān)注。但是根據(jù)目前研究發(fā)現(xiàn)，鋰空氣電池的應(yīng)用受到充放電過(guò)電位高、電解液不穩(wěn)定、鋰腐蝕等因素以及由這些因素導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差的限制。因此本論文首先從電解液、電極、充放電制度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)鋰空氣電池的循環(huán)性能不能得到明顯提高，可能原因是正負(fù)極之間的交互作用影響電池的循環(huán)性能；然后在硼硅酸鹽玻璃纖維膜的基礎(chǔ)上復(fù)合熱塑性聚氨酯彈性體

2、（TPU）得到 TPU基復(fù)合隔膜，并通過(guò)碳酸丙烯酯、聚碳酸酯、二氧化硅等的添加改性復(fù)合隔膜；最后以優(yōu)化的TPU基復(fù)合玻纖為隔膜組裝電池，得到循環(huán)性能明顯改善的鋰空氣電池。
　　（1）對(duì)比以碳材料為陰極，分別以 DMSO/LiClO4、DME/LiTFSI、TEGDME/LiTFSI為電解液的電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)碳材料在 DMSO/LiClO4電解液中循環(huán)性能最好；為進(jìn)一步提高其性能，在電解液中加入LiI、TEMPO或DBBQ，發(fā)現(xiàn)Li

3、I的加入可以將循環(huán)圈數(shù)由40圈提高到60圈，TEMPO與DBBQ的作用不明顯；以Au@MWNTs、SWCNTs、MWCNTs、MWCNTs-COOH、MWCNTs-KOH、MWCNTs-NH3與MWCNTs-PANI為空氣陰極進(jìn)行充放電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)酸化的碳納米管在DMSO/LiClO4/LiI電解液中充放電過(guò)電位低，循環(huán)達(dá)到70圈左右，但不能滿足實(shí)際中的應(yīng)用。采用SEM、XRD、FTIR對(duì)失效的電池進(jìn)行測(cè)試分析，推測(cè)中間產(chǎn)物、水?dāng)U散至鋰負(fù)

4、極表面造成鋰腐蝕是造成電池循環(huán)穩(wěn)定性差的原因。
　?。?）為防止陰極的中間產(chǎn)物、水等擴(kuò)散至陽(yáng)極鋰表面，需制備一種隔膜阻止正負(fù)極交互作用。本節(jié)首先制備碳酸丙烯酯/TPU系列復(fù)合隔膜（TPU-玻纖、碳酸丙烯酯/TPU-玻纖、GO-Li/TPU-玻纖、GO-Li/碳酸丙烯酯/TPU-玻纖、陽(yáng)離子樹(shù)脂/TPU-玻纖）、聚碳酸酯/TPU系列復(fù)合隔膜（聚碳酸酯/TPU=1/3、1/1、3/1）與SiO2/TPU系列復(fù)合隔膜（SiO2/TPU-

5、玻纖、PANI/SiO2-玻纖、SiO2改性-玻纖、碳酸丙烯酯/SiO2/TPU-玻纖）等；再通過(guò) SEM、接觸角測(cè)量、EIS、恒流充放電對(duì)復(fù)合隔膜進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)碳酸丙烯酯/TPU-玻纖、聚碳酸酯/TPU=1/1-玻纖與碳酸丙烯酯/SiO2/TPU-玻纖隔膜電池的循環(huán)穩(wěn)定性在各自系列隔膜中最好。以碳酸丙烯酯/TPU-玻纖、聚碳酸酯/TPU=1-玻纖、碳酸丙烯酯/SiO2/TPU-玻纖與普通玻纖為隔膜組裝電池測(cè)試，發(fā)現(xiàn)碳酸丙烯酯/SiO2