摘要
锂离子电池相比于其他电池具有更高的能量密度和长循环寿命，被广泛应用于各种领域。但近年来锂离子电池自燃等安全问题频发，引发了人们对锂离子电池热失控相关的研究。在锂离子电池中，控制温度最简单有效的方法就是增强电池内部的热导率，使得内部的热量可以及时传导出去，降低电池内部的热量积累。本论文为解决该问题，拟通过添加导热填料的方式来增强电池内部热导率，导热填料选取兼备提高电池体系热导率与优化体系电化学性能的六方氮化硼(HBN)颗粒。具体研究内容如下: (1)在复合固态电解质体系中，向聚乙烯醇接枝聚己内酯(PVA-g-PCL)体系中添加硅烷偶联剂改性后的HBN(HBN-NH2)颗粒，通过优化HBN-NH2的添加量，得到热导率与电化学性能均较为优异的复合固态电解质。在50℃下，添加了5wt％HBN-NH2的电解质离子电导率为6.98×10-4S/cm,电化学稳定窗口可达4.31V。在0.1mA/cm2电流密度下，该电解质的Li/Li电池可稳定循环2000h以上。以该电解质组装的LiFePO4/CPE/Li电池在0.1C倍率下首圈放电比容量为151.5mAh/g,循环第150圈后，容量保持率为87.3％。在导热性能方面，未添加HBN-NH2的电解质温度从30℃升高到55℃所需时间为12.5s,添加了5wt％HBN-NH2的电解质所需时间为9.6s,未添加HBN-NH2的电解质温度从50℃降低至35℃所需时间为4.16min,添加了5wt％HBN-NH2的电解质所需时间为2.49min。 （2)在硅负极体系中，将导热填料HBN加入至Si622与Si811极片(硅粉、粘结剂和导电剂质量比分别为6∶2∶2与8∶1∶1)中，其电化学性能与热导率均有显著提升。添加了10wt％HBN的Si622极片所组装的在电池在0.1C倍率下首圈放电比容量为2758mAh/g,循环50圈后，该极片的放电比容量降为2082mAh/g。添加了10wt％HBN的Si811极片所组装的在电池在0.1C倍率下首圈放电比容量为3070mAh/g,循环50圈后，该极片的放电比容量降为2408mAh/g。在导热性能方面，添加10wt％的极片与不添加的极片相比，热导率分别由3.91W/mK(Si622)与3.81W/mK(Si811)升高至4.01W/mK(Si622)与3.97W/mK(Si811)。
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