功能化咪唑离子液体作为NCM523材料电池电解质的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liminice
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高容量正极材料很大程度上满足了人们对电池高能量密度的需求,三元正极材料作为高容量正极材料的代表,近年来被广泛应用在锂离子电池(LIBs)中。然而,适配于三元材料的电解质却很少被关注。商业锂离子电池大多使用的是传统有机碳酸盐类电解质,这类电解质应用在三元材料电池中易与过渡金属离子发生副反应,并且易燃,给电池带来严重的安全隐患。因此,研究开发与三元材料相匹配的高容量安全型电解质,对于锂离子电池发展具有重要意义。离子液体(ILs)是一种室温熔融盐,具有极低的蒸气压、优异的稳定性、较高的电导率等特点,将其作为电解质组分,有望解决电池内部副反应和安全性问题。本文合成了一种单功能化离子液体,1-甲基-3-乙酸甲酯基-咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([M-AMIM][TFSI]),应用在NCM523/Li三元材料电池中以提高电池容量,保证电池安全稳定。理化性能测试表明,[M-AMIM][TFSI]基电解质具有良好的热稳定性、阻燃性和较高的电导率。充放电循环及交流阻抗等测试探究了混合电解质对电池循环性能及电极材料的影响。其中,浓度为20 wt%的[M-AMIM][TFSI]混合电解质应用在NCM523/Li电池中循环效果最好。0.1 C下,该电池首次放电比容量为201.8 m Ah·g-1,50次循环后的放电比容量为198.4m Ah·g-1,库伦效率接近100%;5 C下的放电比容量均在163.2 m Ah·g-1左右,是相同条件下使用传统有机电解质电池放电比容量的2.9倍。为进一步提升电池比容量,降低离子液体自身粘度问题的影响,本文通过引入醚基官能团优化[M-AMIM][TFSI]结构,合成了新型双功能化1-乙基甲氧基-2-甲基-3-乙酸甲酯基-咪唑双三氟甲磺酰亚胺ILs([M(Mo E-AM)Im][TFSI])。将其作为电解质组分应用在NCM523/Li电池中,对比[M-AMIM][TFSI]基电解质的理化性质及其构成电池的电化学表现,该电解质具有更优的电化学效果,以20wt%[M(Mo E-AM)Im][TFSI]混合电解质为最佳。0.1 C下,NCM523/Li电池首次放电比容量为217.6 m Ah·g-1,容量保持率高达96.69%。此外,Gaussian计算表明,两种ILs能优先发生氧化反应,抑制有机溶剂分解,促进电池循环。同时,ILs与Li+较小的结合能使其更易被吸附到电极表面参与成膜,保护电极材料的结构。对比计算值,[M(Mo E-AM)Im][TFSI]离子液体理论上性能更佳,与实验结果相吻合。
其他文献
为探究锈蚀与地震叠加损伤条件下钢筋混凝土矩形桥墩加固修复后的抗震性能,本文对课题组已有的9个局部锈蚀震损桥墩试件为研究对象,开展了抗震加固设计和拟静力试验研究工作,分析了加固后试件的抗震性能表现,并采用有限元方法进行了数值模拟分析,主要研究工作和成果如下:(1)针对课题组制备的以不同锈蚀率、不同加载角度、不同锈蚀位置、不同轴压比为研究对象的局部锈蚀震损试件,给出了塑性铰区域采用普通和横向增设预应力
学位
稳压器波动管连接稳压器与反应堆一回路,易产生热分层现象,使波动管产生较大的弯曲应力,导致管道热疲劳,威胁核电站的安全运行。因此需要对其进行疲劳监测系统,而疲劳监测工作的重点之一就是对结构进行瞬态热应力的快速计算。格林函数法在结构热应力快速计算中得到了广泛的应用,然而对涉及热分层现象的热应力快速计算所做研究还不够深入,如热分层区域流体温度的确定较为粗略,无法保证假定的流体温度给出与实际吻合度高的温度
学位
中国农作物秸秆资源量巨大,大部分都被直接燃烧,对环境造成巨大污染。热化学转化技术是处理秸秆问题的有效途径,其中热解气化技术能够将农作物秸秆转化成炭、气、液三种产物,从而实现对秸秆的清洁利用和高值转化。热解阶段是生物质气化过程的一个重要阶段,热解产生的三态产物对气化的氧化还原阶段提供物质来源,此阶段产生的三态产物对气化最终产品有很大影响,此外目前缺少生物质气化炭气液联产系统的实验装置,研究开发简单高
学位
在工业生产中,静态混合器表现出了低耗能、结构紧凑和可连续化生产等优点。静态混合元件是静态混合器的核心组成部分,其结构特点决定静态混合器的混合效果和整体压降,通过开发和优化新型静态混合元件是提高静态混合器混合性能的重要手段。众多学者对静态混合器在湍流状态下的混合性能进行了研究,分别通过考察混合效果和压降特性来综合评价静态混合器性能,研发出多种类型的静态混合器。然而,当混合流体处于低雷诺数层流状态时,
学位
在执行转破产程序的适用中,究竟如何使程序适用转得顺、破得掉,才能契合公平为主、兼顾效率的价值目标,发挥该程序既解决“执行难”,又遵守程序正义的应然功能。研究执行转破产程序司法适用之完善,需要重点解决两个问题:一是价值与功能之明晰问题,二是具体程序适用之完整问题。价值功能之明晰主要针对执行转破产程序价值理念与功能定位合理化而设。该制度产生于“基本解决执行难”的大背景下,旨在为执行不能又破产不得的“僵
学位
磁场因其节能环保、噪音小、使用环境限制小等优点常用来强化鼓泡流化床中气体与磁性颗粒的相间传质过程,形成磁场流化床(MFB)。因实际生产中大多数颗粒不具有磁性,MFB应用范围受到严重限制。本论文采用向非磁性颗粒中添加磁性颗粒的方法,尝试利用磁场强化气体与非磁性颗粒的传质过程。磁性颗粒可以将磁场的稳定作用间接传递给非磁性颗粒。在磁性颗粒与非磁性颗粒形成的二元混合颗粒磁场流化床(BAMFB)中,为了使磁
学位
《中华人民共和国民法典》的颁布在我国民事法律的发展过程中具有里程碑式的意义,法典中“继承编”对遗嘱信托制度的规定将我们的视野再次聚焦于遗嘱信托这一古老而又充满活力的财产传承制度上,其助力民众财富合理有序传承的功能在当下依然具有较大的现实需要。从遗嘱信托制度的发展来看,具有遗嘱信托性质的法律规定早在古罗马法中就已经有所体现,而现代信托制度的发展也有着几百年的历史。我国在2001年颁布的《中华人民共和
学位
多晶型现象在固体药物中普遍存在,晶型不同会导致药物的溶解度、溶出速率等理化性质存在巨大差异,因此关于多晶型控制的研究一直是领域内的热点。本文以L-异亮氨酸为例,结合实验和模拟,研究了L-异亮氨酸不同晶型在溶液中的结晶热力学性质和成核过程,重点分析了添加剂对L-异亮氨酸多晶型溶液结晶过程的影响。通过冷却结晶制备L-异亮氨酸两种晶型,使用X-射线衍射(X-ray Powder Diffraction,
学位
随着时代的发展,家庭财产组成元素逐渐多元化,不再局限于以存款和房产为主的传统财产形态,还扩充到了包括股权在内的新型财产形态。与此同时,社会婚姻观念也逐渐理性成熟,全国各地的离婚率普遍呈上升态势。两者相结合,使得因离婚导致的股权分割纠纷稳增不降。而股权分割兼具家事属性和商事属性,处于婚姻家庭法范畴和商法范畴的交叉地带,更增加了此类案件裁决的争议性。本文假定前提为夫妻双方未就股权归属作出书面约定,将研
学位
随着我国文书说理改革逐步推进,机械裁判的境况逐步改善。法理与学说因其内涵丰富、价值深邃的特征,作为加强法律解释、填补法律漏洞、增强裁判文书可接受性的有效方式,被广泛地运用于民事司法实践中。法理与学说在民事裁判中的适用,可以划分为创设型适用与论证型适用。然而,现阶段以上两种适用形式均存在一定理论与实践问题。首先,《民法典》未认可法理学说的民法渊源地位,导致法理学说的创设性适用缺乏规范支撑。其次,目前
学位