液流电池由于其具有能量和功率可以独立地输出的特点,因此其非常适合用于电网级的规模储能。而锂离子浆料电池则进一步突破了液流电池对于活性材料溶解度的限制,具有更高的能量密度。本论文以钛酸锂(LTO)和磷酸铁锂(LFP)为对象,系统研究了浆料制备方法及其电化学性能。LTO因其易得性、尺寸稳定性以及高安全性、极长的循环寿命和环境友好性而特别具有吸引力的负极材料。此外,而LFP具有平坦的电压平台(3.4 V vs Li/Li+),固有的热安全性、环境友好特性,并且自然环境中含有大量的铁资源,因此被认为是电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)所用电池的最佳正极材料。本论文主要研究开发具有连续导电网络的高稳定性悬浮浆料电极,进而能保证浆料电池的高效率和长循环性能。通过组装纽扣半电池并以静态模式和测试,使用LTO(负极)和LFP(正极)验证了悬浮浆料设计的可行性。具体研究进展如下:锂离子悬浮电极通常由电解液、活性物质和其他添加剂组成,由于其单位体积内的活性物质含量较高,是提高液流电池能量密度的有效途径。但由于普通电极材料密度大、悬浮体导电网络差等原因,很难获得稳定的悬浮电极。首先,成功利用聚乙烯氧化物(PEO)和碳纳米管(CNTs)制备出稳定的LTO悬浮型负极浆料,其中PEO通过分子内斥力稳定了负极浆料,CNT则构建了一个完整的导电网络。在0.5 C倍率下该负极浆料具有较高的可逆容量,大于140 mAh/g,并且在200个循环中保持80%以上的初始容量。该策略也有望适用于其他悬浮电极的设计,例如石墨和LiFePO4,它们对高能量密度锂离子浆料电池的发展具有启发性。其次,采用与上述工作类似的策略使用PEO和科琴黑(KB)制备出高度稳定的LFP电极浆料,电池在0.5 C的倍率下发挥出超过155 mAh/g的容量,在循环200圈之后容量保持率可达80%。再者,使用三乙二醇二甲醚(G3)和四乙二醇二甲醚(G4)电解液制备了基于LFP的正极浆料。G3及G4可与等摩尔的双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)形成溶剂化离子液体(SIL)。通过借助碳纳米管(CNT)和科琴黑(KB)形成高效导电网络,所制备出的高度稳定的LFP悬浮正极浆料在0.5 C的倍率下能发挥出超过155 mAh/g可逆容量,而且在循环200圈后容量仍可保持74.19%。综上,本论文研究结果表明可通过导电剂、分散剂及电解液等因素来优化制备用于锂离子液流电池的浆料电极,论文进展为锂离子浆料电池的开发奠定了一定的实验与理论基础。