离子液体体系碳微球SEI特性及钛酸锂包覆改性研究

【摘要】锂盐/离子液体电解液普遍存在“电极浸润性差”、“离子液体阳离子共嵌”、“锂离子传输效率低”等问题。适量有机溶剂的引入将在保证电解液具有一定抗燃安全性的基础上对上述问题有所改善。本文以六氟磷酸锂（LiPF6）作为锂盐，不同比例的N-甲基-N-丙基哌啶双（三氟磺酰）亚胺盐（PP13TFSI）和乙烯碳酸酯-碳酸二乙酯（EC-DEC）作为锂盐溶剂，将石墨化碳负极材料和配制的有机-离子液体混合电解液（LiPF6-PP13TFSI/EC-DEC）作为研究对象，对比研究了EC-DEC溶剂和碳材料结构对碳负极/离子液体电解液相界面膜(SEI膜)特性的影响。同时，针对碳负极材料在混合电解液中存在的界面阻抗高，首次不可逆容量大以及循环、倍率性能差等问题，制备了钛酸锂（Li4Ti5O12）包覆碳微球（CMB）复合电极材料（LTO-CMB），表征及探讨了它们的电化学性能及增益机制。1、碳负极/离子液体电解液SEI膜特性分析利用X-射线衍射、透射电镜、红外和拉曼光谱等对比研究了典型离子液体电解液体系中CMB材料表面SEI膜特性。发现：锂盐加入PP13TFSI后，部分PP13+发生了界面分解，形成了“阻塞型”SEI膜；EC-DEC加入后，在一定程度上降低了电解液粘度，抑制了PP13+的界面反应，形成的SEI膜相对较薄，可使CMB表面有效钝化。2、碳材料结构对SEI膜特性的影响运用循环伏安对比有机-离子液体混合电解液中不同碳材料的电化学行为；利用扫描电镜和X-射线衍射技术表征不同碳材料的表面和结构特性。结果表明：相界面反应与石墨端面结构密切相关。与AG-360、NG-198相比，球形CMB材料端面插入点较为分散、比表面积较大，利于实现均匀的电极钝化，表现出了积极的Li+嵌脱行为和循环后相对稳定的内部结构，在离子液体电解液的应用中更具优势。3、钛酸锂改性碳负极的离子液体电池应用采用水热工艺制备了Li4Ti5O12包覆量为2wt.%和5wt.%的复合电极材料。运用循环伏安和恒电流充放电测试电化学性能，运用交流阻抗、X-射线衍射和扫描电镜对比分析材料结构和表面特性。结果表明：Li4Ti5O12的包覆有效抑制了PP13+和EC-DEC界面反应，降低了材料首次不可逆容量，并提高了循环和倍率性能。0.7mol/kg40%PP13TFSI-EC/DEC电解液中，0.05C倍率首次库仑效率由62.7%（CMB）分别提高到了63.5%（2wt.%LTO-CMB）、72.5%（5wt.%LTO-CMB）。循环后5wt.%LTO-CMB电极表面能够形成相对稳定且结构致密的颗粒状SEI膜，表现了优异的循环和倍率性能。0.1C倍率20次循环过程中，放电容量始终维持在290mAh/g左右，1C、2C倍率放电容量比CMB原材料高出约50-100mAh/g。而2wt.%LTO-CMB因表面Li4Ti5O12相包覆不均匀，循环过程中发生包覆相局部脱落现象，表现出较大的容量波动和衰减。
【作者】宋小慧；
【导师】高昆；
【作者基本信息】山西师范大学，化学，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；界面相容性；离子液体；包覆；

【参考文献】
[1]韦旭阳.中国进口葡萄酒市场价格主要影响因素研究[D].西北农林科技大学,食品工程,2012,硕士.
[2]郭庆来,孙宏斌,张伯明,李钦,刘崇茹,李尹,杨志新,王小英,李海峰.江苏电网AVC主站系统的研究和实现[J].电力系统自动化,2004,22:83-87.
[3]倪昀倩.初一数学课堂实施有效教学的实践与研究[D].苏州大学,教育（专业学位）,2012,硕士.
[4]冯力文.CIBR沉淀区污染物运移模型研究[D].华中科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[5]吴朝霞.基于图的半监督人脸识别方法的研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[6]谢嘉孟,彭宏,周兵,杨东辉.基于数据挖掘技术的智能交通信息分析与决策研究[J].公路,2004,04:154-158.
[7]刘海滨.福斯特生态学马克思主义思想研究[D].吉林大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[8]齐广磊.我国行政规范性文件法律监督制度研究[D].辽宁大学,宪法与行政法学,2012,硕士.
[9]李辉峰,邓飞,周熙襄.利用TS与GA的混合算法(TSGA)求取剩余静校正量[J].石油地球物理勘探,2006,03:327-332+362+18.
[10]夏宾.新双源CT低剂量冠状动脉成像临床应用[D].郑州大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[11]杨彩萍.A国有商业银行后台集中建设体系研究[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2014,硕士.
[12]付博.中学生党史教育的现状分析及对策研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[13]慈龙梅.对外汉语课堂教学中学习者目的语输出特点研究[D].南京师范大学,对外汉语,2012,硕士.
[14]于文夭.我国绿色金融发展中的问题与对策[D].东北师范大学,金融学,2012,硕士.
[15]张胜君,陈后金,李艳凤,姚畅,程琳.乳腺X线图像结构扭曲检测的研究[J].自动化学报,2014,08:1764-1772.
[16]韩书婷.基于在线重复数据删除技术的Openstack镜像管理系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[17]汪永元.工业机器人的系统分析与仿真研究[D].西南交通大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[18]赵君.海北小型监测站软件的设计与组网应用[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[19]杨起源.民间文学艺术的法律保护模式探究[D].北京外国语大学,国际法学,2014,硕士.
[20]孙明月.V1为非典型使令动词的N1+V1+N2+V2句式的句法语义分析[D].东北师范大学,汉语言文字学,2012,硕士.
[21]戈化聪.心理教育对大学生德育实现途径的研究[D].太原科技大学,思想政治教育,2013,硕士.
[22]李蔚琼.巩义市网格化管理模式的完善研究[D].华中师范大学,公共管理,2014,硕士.
[23]王吉.主权财富基金投资风险的法律规制[D].华中科技大学,经济法学,2013,硕士.
[24]余飞龙.马歇尔调停使命之东北调停[D].安徽大学,专门史,2013,硕士.
[25]向超智.斯坦纳阐释学视角下徐忠杰英译辛弃疾词研究[D].重庆大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[26]马世娜.大学生人文素质教育研究[D].辽宁大学,思想政治教育,2012,硕士.
[27]陈莹.特大断面浅埋偏压隧道洞口段土质软岩稳定性分析[D].华侨大学,材建筑与土木工程,2012,硕士.
[28]朱俊阳.基于新农村建设的豫东乡村庭院环境设计研究[D].湖南工业大学,设计艺术学,2012,硕士.
[29]杨箫.抗虫与抗除草剂转基因渐渗对水稻野生近缘种适合度和进化潜力的影响[D].复旦大学,植物学,2013,博士.
[30]刘霞.大学课堂教师角色定位与分析研究[D].华中师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[31]贾军虎.GMM-FBG交流电流传感系统的模型研究及实验分析[D].燕山大学,高电压与绝缘技术,2014,硕士.
[32]沈君彬.居民住宅消费观念与消费行为演变研究[D].福州大学,社会学,2004,硕士.
[33]梁凌哲.试论复制版画对版画市场的影响[D].华中师范大学,美术学,2013,硕士.
[34]门传玲,王婉,曹军.石墨烯-氧化锌复合材料及其电化学性能[J].电化学,2014,02:189-193.
[35]丁雄傑,倪露,马圣博,马英壮,肖立新,陈志坚.钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[J].物理学报,2015,03:105-115.
[36]吴云亚,阚加荣,谢少军.有功调频—无功调压的间接电流型并网逆变器控制方案[J].电力系统自动化,2011,11:93-97.
[37]马新野.不同气候带城市化效应的差异和城市扩展对区域气候的影响[D].南京大学,气象学,2014,博士.
[38]仕玉发.我国环境民事公益诉讼原告资格的设定[D].青岛大学,诉讼法学,2013,硕士.
[39]李晓娇.西替利嗪在介孔分子筛中的组装及释放研究[D].吉林大学,微生物与生化药学,2013,硕士.
[40]严粉顺,柳忠阳,魏月贞.第二代丙烯酸酯胶贮存稳定性的研究[J].哈尔滨工业大学学报.1993(01)
[41]刘喆.基于统计过程控制的项目进度—成本监控研究[D].西安工业大学,项目管理,2014,硕士.
[42]衡雨晴.7050铝合金管材挤压成形工艺优化研究[D].重庆大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[43]孔娟.纳美芬 纳洛酮与血液透析治疗急性重度酒精中毒的临床疗效观察[D].郑州大学,急诊医学（专业学位）,2013,硕士.
[44]李杰萌.基于时间分布特征的主题公园旅游者感知差异研究[D].华侨大学,人文地理学,2014,硕士.
[45]仲娜.海洋自然保护区生态补偿法律制度研究[D].宁波大学,经济法学,2014,硕士.
[46]徐香勤.产业结构优化对河南省“十二五”节能目标的影响研究[D].郑州大学,环境科学,2013,硕士.
[47]熊海强.基于专利情报的高校专利管理体系研究[D].上海交通大学,情报学,2014,硕士.
[48]翟瑞国.载钛膨胀石墨在油水体系中对油的吸附性能研究[D].天津大学,2012.
[49]傅威.核磁共振BOLD成像及DWI在慢性肾脏病中的应用研究[D].苏州大学,内科学,2014,硕士.
[50]凌发忠.医药工业废水对嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）DNA损伤的研究[D].安徽大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.