层压结构

纤维和聚合物科学博士论文双连续聚合物液体电解质：推进层压结构电池实现平衡性能

运输业是温室气体排放的重要来源，推动了向电动汽车的转变。然而，由于需要重型电池组，电动汽车的续航里程有限。减少这种重量的一种方法是通过多功能材料，例如层压结构电池 (SB)，它将结构完整性与能量存储结合在一起。层压 SB 由嵌入多功能聚合物基质（称为结构电解质）的碳纤维组成。在这里，碳纤维提供结构支撑、充当电极和集电器，而结构电解质则实现离子传导和机械负载传递。本论文探讨了不同的结构电解质成分和加工条件如何影响多功能特性，重点是将它们集成到层压 SB 中。该研究证明了热引发聚合诱导相分离的有效性，可生产具有双连续聚合物-液体电解质（即结构电解质）的全电池层压 SB。这些电解质具有影响离子电导率和储能模量的多种形态，呈现出更安全、更环保的配方，并具有足够的结构电极性能。长期研究表明，结构电解质配方对结构电极性能有影响，以及在重复充电/放电下纤维基质粘附性会受到怎样的影响。最后，我们展示了一种最先进的 SB，在两个电极中都使用了纤维，实现了能量密度和机械性能之间的完美平衡。这项工作为 SB 技术的未来发展奠定了基础，确定了增强多功能性能的挑战和机遇。