含氰基类锂离子电池电解质的合成与性质研究

含氰基类锂离子电池电解质的合成与性质研究

论文摘要

随着信息技术、手持式机械和电动汽车的迅猛发展,对高效能电源的需求急剧增长,锂电池已成为目前发展最为迅速的领域之一。由于锂离子电池的比能量密度和比功率密度均为镍镉电池的4倍以上,近年来锂离子电池以年均20%的速度迅速发展。锂离子电池电解质的组成是影响锂电池性能的关键因素之一,它决定了锂电池中电荷传递的效率和速度,因此除了研究锂电池正负极材料之外,针对锂离子电池电解质的研究也显得十分的重要。由于带氰基类克酮酸(邻二羟基环戊烯三酮)配体含有相邻的羟基,并且氰基基团具有吸电子效应,以及草酸结构中的二羧酸结构,能与硼元素形成含有大π键的螯合阴离子,螯合阴离子与锂离子结合后,可以形成新型的、电化学性能良好的锂硼盐。本文对此类锂硼盐进行了合成,并且对其性质进行了研究。本论文共分四章:第一章通过大量的文献查阅,介绍了锂离子电池的研究进展,并对锂离子电池电解质进行了简单的介绍。第二章设计合成了含氰基类克酮酸配体:1,3-二氨基氰基克酮酸、1,3-二亚甲基氰基克酮酸,并将这两种配体分别与草酸通过硼配位,并与锂离子络合,合成了两种锂硼盐:LNCNCOB、LCNCOB。并进行红外(IR)、等离子体发射光谱(ICP)等方法对LNCNCOB、LCNCOB两种锂盐进行表征。另外尝试了合成克酮酸一取代亚甲基氰配体,但由于时间原因未完成最终配体的研究试验。第三章从热力学性质(包括电解质的溶解度、热稳定性)以及电化学性质(包括电解质的电导率、氧化电位)两方面对这两种新型锂盐进行测试,研究其热力学以及电化学方面的性能。第四章此次研究的结论及展望。对本论文所讨论的两种新型电解质(LNCNCOB、LCNCOB)的研究结果进行了总结,研究过程中存在的不足之处作了简要的叙述。最后,对锂电池未来的研究趋势进行了展望。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 综述
  • 第1节 锂离子电池研究概况
  • 1.1 锂离子电池的结构与工作原理
  • 1.2 锂离子电池电解质概述
  • 第2节 论文设计思想
  • 参考文献
  • 第二章 含氰基类克酮酸配体锂硼盐的设计合成及表征
  • 第1节 克酮酸一取代亚甲基氰配体合成研究
  • 2.1.1 实验目的
  • 2.1.2 克酮酸二甲(乙)酯合成路线设计及研究过程
  • 2.1.3 结果与讨论
  • 第2节 含氰基克酮酸配体及类锂硼盐的合成
  • 2.2.1 克酮酸二取代亚甲基氰配体酸简要合成路线
  • 2.2.2 克酮酸氨基氰二取代配体酸简要合成路线
  • 2.2.3 含氰基类克酮酸配体酸与草酸配位合成锂硼盐的合成路线
  • 2.2.4 氰基取代克酮酸配体酸以及其锂硼盐的合成步骤
  • 2.2.5 结果与讨论
  • 第3节 含氰基类克酮酸配体锂硼盐的表征
  • 2.3.1 含氰基类克酮酸配体的红外图谱分析
  • 2.3.2 含氰基类克酮酸配体的ICP元素分析
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 含氰基类锂硼盐的性质研究
  • 第1节 锂硼盐热力学性质研究
  • 3.1.1 含氰基类锂硼盐的溶解性
  • 3.1.2 含氰基类锂硼盐溶解性的测定
  • 3.1.3 热稳定性
  • 第2节 含氰基类锂硼盐电化学性质研究
  • 3.2.1 含氰基类锂硼盐的电导率性质
  • 3.2.2 循环伏安
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 总结与展望
  • 4.1 本论文的研究总结
  • 4.2 锂离子电池电解质的研究展望
  • 硕士期间发表论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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