学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃固体电解质的制备及其性能研究

作　者: 刘鑫
导　师: 熊岳平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 锂空气电池 LTAP电解质溶胶凝胶法流延法稳定性
分类号: TM911.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 36次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近来，锂空气电池由于其在各种不同电化学能量存储系统中具有相对最高的理论比能量而受到世界各国的广泛关注，其比能量堪比汽油，成为未来电动车电池系统最有前景的能源系统。本实验采用溶胶凝胶法制备了LTAP(Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃)电解质粉体，确定了其最佳制备工艺为：以水作为溶剂，加入乙二醇（与柠檬酸摩尔比为1:1），加入浓硝酸（每消耗30g钛酸四丁酯加入20ml浓硝酸），真空干燥温度为220℃。前驱体最佳预烧温度为800℃。得到电解质电导率可达到1.899×10-4S/cm。掺杂Si后电解质密度增大，电导率增大，将Si掺入LTAP电解质晶相内（LTASP-1），离子电导率可达到2.767×10-4S/cm，将SiO2引入LTAP电解质晶界（LTASP-2），离子电导率可达到2.019×10-4S/cm。采用流延法制备了表面积大、厚度薄的电解质片，确定其最佳流延配方为：LTAP粉体：水：聚丙烯酸铵：PVA：丙三醇的质量比为100:130:2:12:30。流延素坯的最佳烧结温度为900℃。得到电解质片的电导率为2.546×10-5S/cm。通过将本实验制备的LTAP电解质片浸渍于不同水性溶液中，研究了LTAP电解质片在不同水性溶液中的稳定性，实验结果表明：LTAP电解质在酸性和碱性水溶液中不稳定，酸溶液对LTAP结构的破坏是由表及里的，碱溶液对LTAP结构破坏是由内而外的。电解质在中性锂盐溶液中较稳定，且锂盐浓度越高电解质越稳定。采用本实验制备的LTASP-1电解质片，设计并装配了混合电解液体系锂空气电池，开路电压为3.1V左右，放电容量较小，空气电极一侧电解液泄露较严重，电池结构有待于进一步改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 引言  9-10
  1.2 锂空气电池  10-16
    1.2.1 研究现状  10-14
    1.2.2 混合电解质体系锂空气电池的结构  14-16
  1.3 可用于锂空气电池的陶瓷电解质  16-23
    1.3.1 硫化物电解质  16-18
    1.3.2 氧化物电解质  18-21
    1.3.3 磷酸盐电解质  21-23
  1.4 陶瓷电解质的流延制备法  23
  1.5 本课题的研究目的及内容  23-25
第2章实验材料与研究方法  25-31
  2.1 实验材料及仪器  25-26
    2.1.1 实验药品及材料  25-26
    2.1.2 实验仪器和设备  26
  2.2 LTAP 电解质的制备流程  26-28
    2.2.1 LTAP 电解质隔膜的制备  26-27
    2.2.2 流延法制备 LTAP 电解质薄膜  27-28
    2.2.3 催化剂喷涂  28
  2.3 物理表征  28-29
    2.3.1 电解质 LTAP 微观形态观察  28
    2.3.2 电解质的 XRD 分析  28-29
    2.3.3 电解质片密度测试  29
  2.4 电化学性能测试  29-31
    2.4.1 电解质片的交流阻抗测试  29
    2.4.2 电解质片的电流-时间曲线测试  29-30
    2.4.3 锂空气电池性能测试  30-31
第3章 LTAP 电解质制备工艺优化及其性能研究  31-51
  3.1 LTAP 的溶胶凝胶法制备探索  31-36
    3.1.1 以 DMF 为溶剂的溶胶溶液配方探索  31-33
    3.1.2 以乙醇为溶剂的溶胶溶液配方探索  33-34
    3.1.3 以水为溶剂的溶胶溶液配方探索  34-36
  3.2 LTAP 制备工艺优化  36-40
    3.2.1 溶胶凝胶法制备电解质粉末前驱体的工艺优化  36-39
    3.2.2 电解质粉末前驱体预烧温度的研究  39-40
  3.3 LTAP 电解质的 SI 掺杂改性研究  40-45
    3.3.1 两种不同掺杂方式  40-42
    3.3.2 两种不同方式 Si 掺杂对 LTAP 电解质性能的影响  42-45
    3.3.3 掺杂机理分析  45
  3.4 LTAP 电解质的流延法成膜研究  45-49
    3.4.1 流延浆料配方探索  45-48
    3.4.2 流延素坯烧结温度的研究  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章电解质在水性溶液中的稳定性研究  51-63
  4.1 稳定性试验及装置  51-52
    4.1.1 稳定性试验  51
    4.1.2 稳定性装置设计  51-52
  4.2 电解质浸渍溶液后的性能表征  52-62
    4.2.1 密度变化  52-53
    4.2.2 微观形貌变化  53-62
  4.3 本章小结  62-63
第5章混合电解质体系锂空气电池的设计装配及其性能研究  63-72
  5.1 锂空气电池设计  63-68
    5.1.1 锂空气电池设计探索  63-67
    5.1.2 锂空气电池的安装  67-68
  5.2 锂空气电池性能研究  68-71
    5.2.1 充放电性能研究  68-69
    5.2.2 开路电压分析  69-70
    5.2.3 交流阻抗分析  70
    5.2.4 电解质的微观形貌分析  70-71
  5.3 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-82
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  82-84
致谢  84

Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3固体电解质的制备及其性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文

Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃固体电解质的制备及其性能研究