温度响应性可逆自保护电解质的制备与电化学性能研究

作     者：马绍帅 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许鑫华;刘强

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：超级电容器 凝胶电解质 安全 自保护 温度响应型电解质 

摘      要：电化学储能器件在快速充放电及电流密度过大时易发生短路、过充等情况,使得储能设备内部热量积聚过多,从而引发热失控,进一步引发燃烧、爆炸等风险。本文以温度响应型电解质体系为基础,分别制备了热响应性过热自保护的安全微型超级电容器和水系锌离子电池,并对其电容、离子电导率和电阻等电化学性能随温度变化的动态调节效果,高温抑制效率和过热自保护机制进行了研究和分析。基于2 wt%MC-g-PEO聚合物电解质体系的温度响应性过热自保护微型超级电容器能够在25-80℃的温度范围内进行溶胶-凝胶相转变同时动态地调节其电化学性能,并能在80℃高温下及时切断电路,而当温度下降至室温时又能够快速恢复至其初始电化学性能,具有良好的可逆循环保护性能,并且可以将该智能安全微型超级电容器放置在集成电路中监测整个电路系统的温度变化并为之提供过热自保护效果。进一步研究基于Pluronic热响应型电解质的自保护水系锌离子电池,所制备的智能安全电解质能够在25-55℃的温度范围内动态调节其电化学性能,电解质的阻抗从25℃时的1.67 KΩ激增到55℃时的120 KΩ。以Na-Mn O为正极材料制备的智能水系锌离子电池,在室温下就具有210.2 m A h g(0.1 A g的电流密度下)的较高能量密度。而当升至55℃这一预警温度时,智能水系锌离子电池能够及时切断电路,达到过热自保护的效果。