钠金属电池阻燃复合凝胶聚合物电解质的制备及其性能研究

发布时间：2025-06-19 00:41

　　钠金属作为下一代二次电池的先进阳极材料,具有理论比容量高、氧化还原电位低和资源储量丰富的优势。然而,钠金属电池（SMBs）所使用的传统有机液态电解质（OLEs）体系面临着一系列挑战,尤其是电极/电解质界面副反应以及低的安全性严重限制了SMBs的实际应用。采用含有阻燃成分的凝胶聚合物电解质（GPEs）替代OLEs有望解决上述问题并实现SMBs的高安全性和高能量密度。然而,目前报道的GPEs力学性能差,与Na金属阳极界面稳定性低,容易导致严重的钠枝晶生长。基于此,针对GPEs面临的力学性能差和界面稳定性低的问题,本论文以二维纳米材料作为功能修饰材料,通过非对称结构设计、电极/电解质界面相互作用调控等策略,制备了二维纳米材料增强的高稳定性阻燃复合凝胶聚合物电解质,系统研究并揭示了其结构/组成对复合电解质性能的影响以及作用机制。主要的研究内容如下: （1）以多孔氮化碳纳米片（g-C₃N₄）作为功能纳米材料,通过将g-C₃N₄均匀负载在玻璃纤维的单侧制备得到非对称基膜,进一步采用原位聚合策略使得阻燃凝胶聚合物电...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二次钠电池概述
        1.2.1 钠离子电池
        1.2.2 钠金属电池
    1.3 固态电解质分类
        1.3.1 无机固态电解质
        1.3.2 聚合物基电解质
    1.4 凝胶聚合物电解质研究进展概况
        1.4.1 GPEs优点及其制备方法
        1.4.2 GPEs存在的问题
    1.5 GPEs性能改进策略
        1.5.1 共混与共聚
        1.5.2 多孔支撑膜增强网络
        1.5.3 添加阻燃增塑剂
        1.5.4 无机纳米材料高效复合
    1.6 本论文的研究意义和研究内容
        1.6.1 选题背景及意义
        1.6.2 研究内容
第二章 多孔氮化碳增强的非对称阻燃复合凝胶聚合物电解质的制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验内容
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 A-FRGPE的制备
        2.2.3 表征分析方法
        2.2.4 电化学测试方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料形貌及结构表征
        2.3.2 A-FRGPE的化学性能表征
        2.3.3 A-FRGPE及对称电池电化学性能分析
        2.3.4 界面稳定性增强机制探究
        2.3.5 全电池电化学性能评估
    2.4 本章小结
第三章 氮化硼增强的非对称阻燃复合凝胶聚合物电解质的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 AS-NFCGE的制备
        3.2.3 表征分析方法
        3.2.4 电化学测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的结构及形貌表征
        3.3.2 AS-NFCGE性能测试
        3.3.3 AS-NFCGE及对称电池电化学性能测试
        3.3.4 界面稳定性增强机制探究
        3.3.5 固态电池电化学性能评估
        3.3.6 固态软包电池安全性能测试
    3.4 本章小结
第四章 氮化硼增强的自支撑阻燃复合凝胶聚合物电解质的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 AT-FGCE的制备
        4.2.3 表征分析方法
        4.2.4 电化学测试方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的形貌和结构表征
        4.3.2 AT-FCGE及对称电池电化学性能分析
        4.3.3 界面稳定性增强机制探究
        4.3.4 AT-FCGE固态钠金属电池电化学性能评估
        4.3.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献



本文编号：4050585