聚硅氧烷固体电解质及其全固态锂离子电池的制备

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1、万方数据中图分类号!Q!§至UDC540硕士学位论文学校代码密级10533．聚硅氧烷固体电解质及其全固态锂离子电池的制备Synthesisofsolidpolysiloxaneelectrolytesandfabricationofa11．．solid．．statelithiumionbatteries作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：林月冶金工程全固态锂离子电池冶金与环境学院刘晋教授李劫教授答辩委员会主席中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明

2、，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。．申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：二群凰日期：型丝年上月生日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门

3、或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：二阻导师签名监万方数据摘要聚硅氧烷固体电解质及其全固态锂离子电池的制备摘要：由于采用热稳定性高的聚合物固体电解质代替可燃的液态电解质，全固态聚合物锂离子电池具有更宽的工作温度范围和更好的安全性能。但是室温电导率差的问题严重影响了聚合物固体电解质在锂离子电池中的应用。本文通过对聚硅氧烷分子

4、进行结构设计，获得了室温电导率高的聚硅氧烷电解质薄膜，并且制备出了宽温度范围的全固态锂离子电池。通过聚甲基含氢硅氧烷与乙烯基三(2一甲氧基乙氧基)硅烷发生硅氢加成反应合成了梳形聚氧乙烯(PEO)单接枝聚硅氧烷。使用溶剂挥发法制备了含聚硅氧烷、聚偏氟乙烯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)的电解质薄膜。当LiTFSI的含量为20wt％时，此电解质在25oC和80oC的电导率分别为5．7×10巧Scm。和4．5×lO‘4Scm～。在此基础上，通过聚甲基含氢硅氧烷同时与乙烯基三(2一甲氧基乙氧基)硅烷和

5、环[(烯丙氧基)甲基]乙烯碳酸酯反应获得了环状丙烯碳酸酯(PC)和梳形PEO双接枝聚硅氧烷，采用溶剂挥发法制备了电解质薄膜。当PC／PE0为6：4，LiTFSI含量为20叭％时，电解质在25oC的电导率为1．6×104Scm～，相比于单接枝的电解质，提高了近2倍。基于这种电解质的LiFeP04／Li电池在25oC和100oC以1C倍率循环时，初始放电比容量可分别达到88．2mAhg。和140mAhg～，100圈循环后的放电比容量分别为79．8mAhg。1和130mAhg～，展现出了优良的宽温度工作特

6、性。关键词：全固态锂离子电池；聚硅氧烷固体电解质；硅氢加成反应；环状碳酸酯；梳形聚氧乙烯分类号：TQl52万方数据硕士学位论文ABSTRACTSynthesisofsolidpolysiloxaneelectrolytesandfabricationofa11．．solid．．statelithiumionbatteriesAbstract：All-solid—statepolymerlithiumionbatteries(LIBs)canoperateinabroadworkingtemperat

7、urerangeandhavehighersafetythanconventionallithiumionbatteriesduetotheuseofthermallystablesolidpolymerelectrolyte(SPE)insteadofflammableliquidelectrolyte．However，mostSPEsexhibitlowroomtemperatureionicconductivitythatpreventsthemfromapplicationsinLIBs．I

8、nthisthesis，twoelectrolyteswithhigherroomtemperatureionicconductivitywereobtainedbystructuredesignforpolysiloxanemolecules．Basedontheseelectrolytes，all—solid—stateLIBswereassembledandcanworkinawidetemperaturerange．Acombedpoly(ethyleneox