【摘 要】
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锂离子电池作为新型电能储存装置之一,由于具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长等优点被公认是一种高效的二次电池,并被广泛用作便携式电子设备以及电动汽车中的电源。锂离子电池的铜集流体在电解液工况下会发生腐蚀反应,导致电池的寿命和性能下降。本论文中采用电沉积方法在铜箔表面制备了聚吡咯涂层,聚吡咯/聚苯胺复合涂层及聚吡咯/氧化石墨烯复合涂层,并采用电化学阻抗谱、极化曲线等电化学测量技术研究了涂层在锂离子
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锂离子电池作为新型电能储存装置之一,由于具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长等优点被公认是一种高效的二次电池,并被广泛用作便携式电子设备以及电动汽车中的电源。锂离子电池的铜集流体在电解液工况下会发生腐蚀反应,导致电池的寿命和性能下降。本论文中采用电沉积方法在铜箔表面制备了聚吡咯涂层,聚吡咯/聚苯胺复合涂层及聚吡咯/氧化石墨烯复合涂层,并采用电化学阻抗谱、极化曲线等电化学测量技术研究了涂层在锂离子电池电解液中的腐蚀行为,主要研究成果如下:(1)以草酸为掺杂剂采用循环伏安法在铜箔表面制备聚吡咯涂层,涂层内部致密且均匀。在锂离子电池电解液中腐蚀500h后,涂层的开路电位(Eocp)显著高于铜基体。电化学阻抗谱测试结果表明:在电解液中腐蚀500h后,涂层的电荷转移电阻(Rt)为4.518E3Ω.cm2,该值仍是铜箔的7倍左右,表明该聚合物涂层能够有效提高铜集流体的耐腐蚀性。(2)将氧化石墨烯分散于合成溶液中,采用循环伏安方法在铜箔表面制备的聚吡咯/氧化石墨烯复合涂层,涂层内部呈堆叠的层状结构。与单一的聚吡咯涂层相比,氧化石墨烯的掺杂导致聚吡咯涂层的腐蚀电位增加了 250mV以上,同时腐蚀电流密度减少一个数量级。与单层聚吡咯涂层和聚吡咯/氧化石墨烯复合涂层相比,循环伏安法制备出的聚吡咯/聚苯胺复合涂层的内部结构致密性最高。电化学腐蚀实验结果表明,聚吡咯/聚苯胺复合涂层在整个腐蚀的过程中始终保持最高的开路电位,且聚吡咯/聚苯胺复合涂层的Rt值在腐蚀144h后为2.734E4Ω.cm2,明显高于另外两种涂层,说明聚吡咯/聚苯胺复合涂层的可以为铜基体提供了最优异的防护性能。
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