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本博士论文研究旨在探索高分子化学在锂离子电池领域的应用,尤其是电极粉体的高分子包覆改性和凝胶型锂离子电池的无损原位聚合辐照制备。通过对两种凝胶型聚合电解质体系的合成和表征,验证了电池体外的γ射线辐照或热引发聚合能成功地得到凝胶型聚合物锂离子电池。作者综述了锂离子电池的优缺点、锂离子电池的结构和工作原理、锂离子电池常用的电极材料和电解质材料及所存在的问题,详细叙述了聚合物电解质的分类、各自的优缺点以及目前凝胶型聚合物电解质常用的制备方法及存在的不足之处。
根据对负极材料的综合要求考虑,石墨是最适合的负极材料。针对石墨负极在含碳酸丙烯酯(PC)电解液中发生剥层(exfoliation)的缺点,制备和表征了无定形碳包覆的石墨粉体。
LiMn2O4尖晶石型化合物作为锂离子电池的正极材料之一,被认为是最有希望替代LiCoO2的绿色电池材料。但其较差的电池循环性能(特别是高温循环性能)严重阻碍了它的应用。研究分别采用过渡元素掺杂和不同聚合物包覆改性的方法对锂离子电池用正极材料LiMn2O4进行改性,研究了改性前后LiMn2O4的电化学性能。