【摘 要】
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随着电动汽车、大型储电站等迅速发展,开发高性能的储电设备迫在眉睫。锂金属由于其具有高的能量密度（3860mAh/g）、较低的电极电势（-3.040Vvs.SHE）以及较小的密度（0.53 g/cm-3）,一直被认为是锂电池理想的负极材料,由其构筑的锂金属电池近年来引起了广泛的研究兴趣。但是锂金属电池还存在诸多问题,例如商业隔膜加液体电解液体系无法很好地抑制锂枝晶生长,一些高能量密度的正极如钴酸锂在
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随着电动汽车、大型储电站等迅速发展,开发高性能的储电设备迫在眉睫。锂金属由于其具有高的能量密度（3860mAh/g）、较低的电极电势（-3.040Vvs.SHE）以及较小的密度（0.53 g/cm-3）,一直被认为是锂电池理想的负极材料,由其构筑的锂金属电池近年来引起了广泛的研究兴趣。但是锂金属电池还存在诸多问题,例如商业隔膜加液体电解液体系无法很好地抑制锂枝晶生长,一些高能量密度的正极如钴酸锂在高压下的不稳定性严重阻碍了锂金属电池的实际应用。针对上述问题,本论文从微凝胶结构设计出发,提出并初步尝试利用微凝胶来提高锂金属电池的循环稳定性,开展了以下两方面的研究工作:1、聚酯高分子微凝胶的合成及用于凝胶态电解质的研究针对锂金属电池中现有的隔膜加液态电解液体系无法使锂离子均匀沉积,从而引起锂枝晶生长,造成电池循环性能下降。本论文设计合成了聚酯高分子微凝胶,并将其涂覆在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜上进行改性,成功制备了PET-PEM凝胶态电解质。电化学测试表明,引入高分子微凝胶可提高电化学窗口,增加锂离子电导率,增大锂离子迁移数;接触角测试表明,引入高分子微凝胶可以减小PET与电解液的接触角,增强浸润性;Li-LiFePO4半电池测试表明,相比于PET和PP薄膜,PET-PEM凝胶态电解质具有更好的循环稳定性。2、聚丙烯腈高分子微凝胶的合成及用于高压钴酸锂正极添加剂的研究针对钴酸锂正极在高充电电压（4.45V）下结构易分解所造成的容量不可逆衰减问题,设计合成了耐氧化的聚丙烯腈高分子微凝胶,并将其作为添加剂制备钴酸锂正极。SEM测试表明,加入质量分数为1wt‰的聚丙烯腈高分子微凝胶并没有改变钴酸锂极片形貌;Li-LiCoO2半电池测试表明,加入聚丙烯腈高分子微凝胶可以显著提高循环稳定性。
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