多功能梳状聚合物电解质的合成及其性能

以聚乙二醇单甲醚(PEGME)为侧链,马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物(PMAO)为骨架,制备出具有生物相容性的多功能梳状聚合物(PMAO-PEGME).该聚合物分别与 CH3OH 和LiOH 反应,制得梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯(PMAO-PEGME-ME)和单离子聚合物电解质(即梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯羧酸锂 PMAO-PEG-MELi),用FT-IR、1H-NMR、DSC、交流复阻抗谱等对得到的聚合物电解质进行了表征.结果表明:随着 LiClO4浓度的增加,PMAO-PEGME-ME/LiClO4 体系的电导率呈现先上升后下降的变化趋势,符合通常的聚合物电解质电导率与盐浓度的依赖关系.当每千克聚合物中含 1.5 mol Li-ClO4时,电导率达到最大值,室温下为 1.01×10-5S/cm.PMAO-PEGMELi 的室温电导率可达3.57×10-7S/cm.     

PAMPSLi/P(MMA-VAc)为基体的聚合物电解质

将聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂)(PAMPSLi)和聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)[P(MMA-VAc)]与LiClO₄共混, 制备了复合聚合物电解质膜. 用FTIR, TG, XRD, DMA, SEM及电化学交流阻抗和机械性能测试对聚合物及其电解质膜的结构和性能进行了表征. 结果表明, PAMPSLi与P(MMA-VAc)共混后结晶状态发生变化, 交联网络变得密实, 提高了热稳定性和拉伸强度, 聚合物电解质膜含有较多微孔结构, 孔径为5~10 μm; 在20 ℃时, 当n(MMA)∶n(VAc)=2∶8, m(PAMPSLi)∶m[P(MMA-VAc)]=5∶95, m(LiClO₄)∶m(copolymer)=15∶85时, 聚合物电解质膜电导率可达到1.68×10^-3 S/cm, 且电导率未出现随LiClO₄含量的进一步增加而下降的现象. 将此电解质用于全固态电致变色显示器件表现出了优良的性能. 对加入PAMPSLi后聚合物电解质膜电导率和热稳定性提高的原因进行了初步探讨.     

纳米SiO_2复合的梳状聚醚聚合物电解质的导电性能研究

于含锂盐的梳状聚醚聚合物电解质添加纳米S iO2制备复合聚合物电解质.并分别使用DSC和XRD研究S iO2对聚合物链段运动能力的影响.电导率测试表明,在相同的锂盐浓度下,加入5%的纳米S iO2后,聚合物电解质具有最高的离子电导率,30℃时为7.8×10-5S/cm,80℃时达到4.5×10-4S/cm.与未添加S iO2的聚合物电解质相比,电导率提高了30%~60%.TGA测定给出该聚合物的热分解温度为300℃左右,显示出良好的安全性能.     

表面改性纳米SiO2复合聚合物电解质的制备及性能

通过化学方法将具有增塑效果的环状碳酸酯基团引入纳米SiO2表面,并用FTIR与TGA对改性纳米SiO2进行了表征.将改性纳米SiO2添加到以聚氧化乙烯(PEO)为基体的聚合物电解质中,制备了复合聚合物电解质.通过DSC和交流阻抗等方法对该聚合物电解质膜的热力学和电化学性能进行了研究.结果表明,掺杂改性纳米SiO2的聚合物电解质具有更高的离子电导率,室温最高离子电导率可达到1.84×10-5 S/cm;具有较高的锂离子迁移数,最高可达到0.49,且具有更好的界面稳定性.     

P(VdF-HFP)型聚合物电解质的结构和导电性研究

制备了以偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物[P(VdF-HFP)]为基质的聚合物电解质,并测定了该类电解质的电导率。讨论了锂盐浓度、增塑剂配比、纳米SiO_2粉末掺入等对离子电导率的影响。结果表明:以P(VdF-HFP)为基质的电解质室温电导率最高达到2.81×10~(-3)S/cm。利用红外、扫描电镜、X射线衍射分析对聚合物电解质的结构和性能进行了表征,探讨了聚合物电解质膜的各组分间相互作用的规律。     

P(VAc-MA)/PMMA为基体的聚合物电解质制备及其在电致变色器件中的应用

以醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸甲酯(MA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物P(VAc-MA), 以PMMA与P(VAc-MA)的共混物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、紫外光谱(UV)、力学性能测试及电化学交流阻抗等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质. 结果表明, VAc与MA通过打开各自的CC键聚合生成P(VAc-MA); P(VAc-MA)与PMMA共混后结晶状态发生了变化, 增加了无定形相区, 降低了链段运动的能量壁垒, 提高了热稳定性和拉伸强度. 以P(VAc-MA)/PMMA为基体的聚合物电解质膜具有很高的透明性, 最大室温电导率达到1.17×10-3 S/cm; 离子电导率随着温度的升高而迅速增加, 电导率-温度曲线符合Arrhenius方程; 将此电解质用于全固态电致变色显示器件显示出优良的性能.     

一种高离子电导率复合聚合物电解质的简易热处理制备

固态聚合物电解质是发展柔性全固态锂离子电池的核心,但是目前室温离子电导率低限制了其应用.本研究以热聚合方法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),并将其与聚氧化乙烯/高氯酸锂(PEO/LiClO_4)共混制备复合聚合物固态电解质.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和电化学工作站对复合聚合物电解质膜进行表征.结果表明,通过120℃退火-淬冷热处理及复合聚合物电解质内部的相互作用,可以较大程度抑制PEO的结晶,从而使该复合聚合物固态电解质膜的离子电导率在25℃时达到2.4×10~(-5)S cm~(-1),提高了3个数量级.     

纳米Al2O3填充的PVDF-HFP复合电解质的导电性

用真空蒸发法制备了不同配方的PVDF-HFP复合电解质膜,通过交流阻抗测试,优选出机械和电化学性能较好的PVDF-HFP复合电解质的工艺参数,m(纳米Al₂O₃)∶m(增塑剂DBP)∶m(PVDF-HFP)=10∶45∶45.用丙酮抽提制得的PVDF-HFP聚合物膜中的增塑剂,再于1mol/LLiPF₆/DEC-EC(体积比1∶1)的液态电解质中浸渍,浸渍后聚合物膜的电导率达到10-3S/cm数量级.     

PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质研究

由聚乙烯醇(PVA)与羧甲基纤维素钠(CMC)制备PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质膜,应用交流阻抗、循环伏安、差热分析和红外光谱等实验方法表征、研究其性能.结果表明,该碱性聚合物电解质的室温电导率可达到10-2S.cm-1数量级,在不锈钢惰性电极上的电化学稳定窗口约为1.6 V.另外,还研究了聚合物电解质膜中KOH、H2O和CMC对体系电导率的影响以及PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质在N i/MH电池中的初步应用.初步结果表明,由PVA-CMC-KOH-H2O聚合物电解质组装的N i/MH电池,其低倍率放电性能较好.     

一种新型聚合物电解质的研制

合成了聚 (甲基丙烯酸甲酯 丙烯腈 甲基丙烯酸锂 ) (简记为PMAML)新型聚合物电解质基质材料 ,把它与聚偏氟乙烯 (PVDF)共混制备了凝胶化的聚合物电解质 .通过核磁共振波谱确定了PMAML的组份含量 ,并用扫描电镜观察了该聚合物基质膜的表面形貌 .利用交流阻抗技术测试了其电导率 ,室温下电导率可达2 5× 10 - 3S·cm- 1 .采用线性伏安扫描方法研究了该聚合物电解质的电化学稳定性 ,其电化学稳定窗口为4 5V .通过受限扩散实验测得电解质中离子的扩散系数为 8 12× 10 - 7cm2 ·s- 1 .组装的聚合物电解质锂离子电池首次充放电效率为 89% ,前 5次循环容量基本稳定 .     

一种新型聚合物固体电解质的导电性的研究

自从１９７５年Ｗｒｉｇｈｔ等［１］首次发现了ＰＥＯ 碱金属盐络合物的离子导电性后，人们对不同类型的聚合物固体电解质进行了深入的研究，其中最成功的是玻璃化温度Ｔｇ较低、盐浓度适中的“ｓａｌｔ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ”固体电解质［２，３］，但在没有其它小分...     

PEO/LiClO_4纳米SiO_2复合聚合物电解质的电化学研究

将实验室制备的纳米二氧化硅和市售纳米二氧化硅粉末与PEO LiClO4复合 ,制得了复合PEO电解质 .它们的室温离子电导率可比未复合的PEO电解质提高 1～ 2个数量级 ,最高可以达到 1 2 4× 10 - 5S cm .离子电导率的提高有两方面的原因 :一是无机二氧化硅粉末的加入抑制了PEO的结晶 ,是二氧化硅粉末和聚合物电解质之间形成的界面对电导率的提高也有一定的作用 .在进一步加入PC EC(碳酸丙烯酯 碳酸乙烯酯 )混合增塑剂后制得的复合凝胶PEO电解质 ,可使室温离子电导率再提高 2个数量 ,达到 2× 10 - 3 S cm .用这种复合凝胶PEO电解质组装了Li|compositegelelectrolyte|Li半电池 ,并测量了该半电池的交流阻抗谱图随组装后保持时间的变化 ,实验观察到在保持时间为 144h以内钝化膜的交流阻抗迅速增大 ,但在随后的时间内逐渐趋于平稳 ,表明二氧化硅粉末的加入可以有效地抑制钝化膜的生长     

聚苯并咪唑-锂盐-聚乙二醇单甲醚共混全固态聚合物电解质的制备及性能

使用共混后浇铸成膜的方法,制备了聚苯并咪唑-锂盐-聚乙二醇单甲醚组成的锂离子电池共混全固态聚合物电解质。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、拉伸与交流阻抗测试表征了共混全固态电解质的结构与性能。研究了不同锂盐以及各组分含量对共混全固态电解质的力学性能与电导率的影响。结果表明:聚苯并咪唑与聚乙二醇单甲醚之间存在氢键;共混全固态电解质中聚乙二醇单甲醚处于无定形态;锂盐的加入使聚乙二醇单甲醚的玻璃化转变温度下降;聚乙二醇单甲醚含量越高,共混膜强度越低,电导率越高,并且使用三氟甲磺酸锂作为锂盐时其电导率最高,室温下可以达到3.58×10~(-5) S/cm,高温下可以达到3.3×10~(-3) S/cm,高温下满足对锂离子电池的使用需求。     

以水作相分离造孔剂制备P(VDF-HFP)/PMMA聚合物电解质膜

介绍了一种以水代替常用的有机物质作为相分离造孔剂制备混合型聚合物电解质的新方法.所研究的混合型聚合物为聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物.扫描电镜SEM图表明这种混合型聚合物膜具有蜂窝状结构,有利于膜电导率的增加.利用FTIR,XRD和DSC等方法研究了混合型聚合物电解质中两种聚合物间的相互作用.用电化学交流阻抗方法测得在30℃下P(VDF-HFP)/PMMA摩尔比为1:1的混合型聚合物电解质的离子电导率为0.804×10^-3S/cm.对照其它方法,本方法具有制备容易、成本较低和有利于环境保护等优点.     

微孔型聚丙烯腈固体电解质的结构与导电性能研究

用蒸汽相沉析法和液相沉析法分别制备了两类高孔隙率的聚丙烯腈 (PAN)微孔膜 .用扫描电子显微镜对微孔膜的形态进行了观察 ,发现前者为均匀的蜂窝状结构 ,而后者则具有不对称的三层次结构 .又用这两类微孔膜分别制备了两个系列的微孔型PAN电解质 .电性能测试表明前者的室温电导率较高 ,可以达到 4×10 - 3 S cm ,后者的电导率则相对较低 .微孔膜本身诸因素对微孔型PAN电解质电导率的影响顺序为微孔膜结构—孔隙率—微孔孔径     

梳形聚醚全固态聚合物电解质的电导率研究

应用阳离子开环聚合反应合成含二缩三乙二醇单甲醚侧链的梳形聚醚POE,并与高氯酸锂复配制成聚合物电解质.交流阻抗测试表明,当POE电解质内的氧锂比(O/L i)为20时,其电导率最高,室温下为10-4.43S/cm,80℃时则达到10-3.44S/cm.用DSC和XPS分别表征了链段运动能力和锂盐在POE中的溶解状态对电导率的影响.     

K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池电化学性能研究

应用溶液铸膜法制备出了交联聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)-KOH-H2O复合碱性固态电解质膜, 其厚度为150 µm左右, SEM测试结果表明其表面呈均相的非晶态结构, 交流阻抗(EIS)测试表明室温离子电导率可达3.5×10－2 S• cm－1, 循环伏安(CV)测试表明其电化学稳定窗口为3.5 V左右, 将其应用于一次碱性K2FeO4-Zn电池, 通过研究固态电解质膜在不同浓度KOH碱液中预处理和其在不同放电倍率下的放电性能, 结果表明, 9 mol•L－1为最佳固态电解质膜预处理碱液浓度, 0.4 C为最佳放电倍率, 1.0 V以上容量最高可达222.6 mAh•g－1, 并表现出良好的放电平台特性.