木质纤维素基凝胶电解质制备及其性能研究
传统的储能装置中存在隔膜材料难降解以及液态电解质易泄露的问题，因此对凝胶聚合物电解质的开发和利用显得尤为重要。凝胶聚合物电解质同时具有隔膜和电解质的双重功能，还兼具成本低廉、绿色环保和安全性高等特点，引起了人们的广泛关注。纤维素在一定条件下能以。大分子。链的形。式均匀地。溶解在碱/尿素溶液中，。使其易于在。分子。领域进行。调控和利用，进而开发出功能化的纤维素复合材料。因此本论文选用纤维素为基体材料，以N，N?-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，通过化学交联法和溶液浇铸成膜法制得纤维素膜，并再进行溶胀吸收液态电解质形成凝胶聚合物电解质，以将其组装成锂离子电池和全固态超级电容器。 首先，以纤维素为原料，MBA为交联剂，通过溶液浇铸成膜法制得纤维素膜（CM），并经溶胀吸收液态电解质后形成纤维素基凝胶电解质（GCM），探究MBA含量对GCM应用到锂离子电池中的影响。结果表明，GCM的电化学性能随着交联剂含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在交联剂含量为5wt%时GCM-3的电化学性能较好，其离子电导率可达1.26mS/cm。 其次，在MBA含量为5wt%的条件下，研究聚乙二醇添加量对聚乙二醇/纤维素复合凝胶电解质（CPE）应用到锂离子电池的影响。结果表明，加入聚乙二醇，会显著提高CPE的离子电导率（2.03mS/cm）。用CPE组装的电池在0.5C倍率下经过50次循环后，其放电比容量可达到101.3mAh/g，容量保持率为80.9%，表现出良好的循环稳定性。 最后，纤维素膜CM-3经润胀吸收6mol/LKOH电解质后形成凝胶聚合物电解质，研究CM-3在电解质中浸泡不同时间对所形成的凝胶聚合物电解质性能的影响。结果表明，随着浸泡时间的增加，CM-3会出现凝胶化-溶解-再凝胶化的现象，其表面形貌由疏松片层状结构变为小而致密的孔隙结构。将凝胶聚合物电解质与活性炭电极组装成全固态超级电容器时，拓宽了工作电压窗口，可以达到2V，显著提高了全固态超级电容器的能量密度，在功率密度为500W/kg时，其能量密度提高到14.7Wh/kg。
锂离子电池;超级电容器;纤维素;凝胶聚合物电解质
天津科技大学
硕士
轻工技术与工程
侯庆喜;刘铸红
2022
中文
TM53;TM912.9
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）