碱性纳米复合聚合物电解质研究

为了提高聚氧化乙烯(PEO)/KOH 基碱性聚合物电解质的电导率, 制电解质膜时分别将纳米 TiO2、纳米β-Al2O3和纳米 SiO2添加到 PEO/KOH 体系中, 制备出了兼顾电学和力学性能的碱性纳米复合聚合物电解质. 交流阻抗测试显示, 其室温(28 ℃)电导率可达到 10-3 S?cm-1数量级. 循环伏安研究表明, 制得的电解质膜在不锈钢惰性电极上的电化学稳定窗口约为 1.6 V. 分别研究了聚合物电解质膜中 KOH, H2O, 无机纳米粉末的含量以及温度对体系电导率的影响.     

PEO-LiClO4-ZSM-5复合聚合物电解质——ZSM-5对锂离子选择通过的影响

通过溶液浇铸法制得了一系列以不同分子筛和蒙脱土为填料的PEO基复合聚合物电解质,利用交流阻抗-稳态电流方法研究了填料对复合聚合物电解质锂离子迁移数(TLi+)的影响.实验结果表明,所有填料都有利于同时提高复合聚合物电解质的TLi+和离子电导率,但以Li-ZSM-5为填料时TLi+最高,这是因为ZSM-5的特殊二维孔道结构有利于阳离子Li+的进入,而排斥阴离子ClO4-的通过.较高的TLi+和室温离子电导率说明PEO-LiClO4-ZSM-5有可能作为全固态锂离子聚合物电池的电解质材料.     

三维结构Li6.28La3Zr2Al0.24O12增强聚氧化乙烯基固态电解质的性能研究

通过牺牲模板法制备了一种三维框架Li_6.28La₃Zr₂Al_0.24O₁₂(3D-LLZAO)无机电解质,并将其用于构建聚氧化乙烯(PEO)基复合固态电解质膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理表征及电化学阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安(LSV)和充放电循环等电化学测试方法研究了PEO基固态电解质的性能.结果表明加入10%(w) 3D-LLZAO的PEO基复合固态电解质CPE-10具有较小的体电阻、较宽的电化学稳定窗口.复合电解质CPE-10室温下离子电导率为1.58×10-4 S·cm^-1,锂离子迁移数为0.26.利用复合固态电解质组装的锂锂对称电池可在室温下0.05 mA·cm^-2的电流密度条件下稳定循环1600 h.以磷酸铁锂(LFP)为正极组装的LFP/CPE-10/Li电池在0.5 C倍率下初始放电比容量为155.6m Ah·g^-1,循环100次后容量保持率为86%.     

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.     

PEO-LiClO_4-ZSM5复合聚合物电解质II.ZSM-5对离子电导率的影响

通过XRD ,DSC ,FT IR和SEM等方法对PEO LiClO4 ZSM5复合电解质进行了研究 ,结果表明ZSM 5可以有效地降低PEO LiClO4 ZSM5复合电解质中PEO的结晶度和玻璃化温度 ,从而提高其低温区域的离子电导率 .温度高于PEO的结晶熔融温度后 ,复合电解质离子电导率的提高则是由于在ZSM 5表面形成了有利于Li离子迁移的导电通道所引起的 .较高的离子电导率和较宽的电化学稳定窗口表明PEO LiClO4 ZSM5复合电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景 .     

P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)复合聚合物电解质的电化学性质

采用激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、循环伏安和交流阻抗等方法对由聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及纳米碳酸钙(二氧化硅)制备的几种复合聚合物电解质(CPE)膜P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)的性能进行了研究. 结果表明, PMMA的加入能提高CPE的吸液率, 从而增大其离子导电率. 在P(VDF-HFP)与PMMA质量比为1:1条件下制得的CPE性能最佳. 用P(VDF-HFP)-PMMA为聚合物基体与纳米级SiO2、CaCO3进行复合制成的聚合物膜, 无机粒子的加入没有破坏原来聚合物非晶结构; 室温下CPE的电导率达到3.42 mS·cm-1; 电化学稳定窗口为4.8 V. 电池Li/CPE/GMS(石墨基材料)的测试证明, CPE与石墨负极有很好的相容性. 聚合物电池Li/CPE(CaCO3)/LiCoO2比Li/CPE)(SiO2)/LiCoO2具有更优越的倍率放电性能.     

P（VDF-HFP）-PMMA/CaCO3（SiO2）复合聚合物电解质的电化学性质

采用激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、循环伏安和交流阻抗等方法对由聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及纳米碳酸钙(二氧化硅)制备的几种复合聚合物电解质(CPE)膜P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO3)的性能进行了研究.结果表明,PMMA的加入能提高CPE的吸液率,从而增大其离子导电率.在P(VDF-HFP)与PMMA质量比为1:条件下制得的CPE性能最佳.用P(VDF-HFP)-PMMA为聚合物基体与纳米级SiO2、CaCO3进行复合制成的聚合物膜,无机粒子的加入没有破坏原来聚合物非晶结构;室温下CPE的电导率达到3.42 mS·cm1;电化学稳定窗口为4.8 V.电池Li/CPE/GMS(石墨基材料)的测试证明,CPE与石墨负极有很好的相容性.聚合物电池Li/CPE(CaCO3)/LiCoO2比Li/CPE)(SiO2)/LiCoO2具有更优越的倍率放电性能.     

以PEO为基质的离子及质子导电聚合物电解质

本文以PEO-LiClO₄为基质,在其中加入适量的纳米氧化锌及氧化锡,制备PEO-LiClO₄-ZnO及PEO-LiClO₄-SnO₂离子导电聚合物电解质膜,测定了复合电解质膜的电导率,并探讨了纳米粒子与PEO链的相互作用,提出复合电解质膜的电导率提高的主要影响因素。本文还合成以PEO为基质的PEO-12-钨硅酸质子导电聚合物电解质膜,讨论12-钨硅酸的加入对PEO的构型及Keggin离子的影响并分析PEO-12-钨硅     

PEO与Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3络合的离子导体聚合物电解质

将实验室经固相反应的精细Li1．3Al0．3Ti1．7(PO4)3盐与聚氧化乙烯(PEO)按照不同，nEO／nLi摩尔比，通过溶液浇铸法制备了固态聚合物电解质。红外光谱分析表明Li1．3Al0．3Ti1．7(PO4)3盐与PEO之间有络合产生。SEM照片显示PEO晶体外层为无定形相所包覆形成的胞状结构。经电化学阻抗(简称EIS)法测试发现聚合物电解质膜的室温阻抗谱图是由高频处一压缩的半圆和低频下一条直线组成，而高温时的阻抗谱主要为一条直线。离子电导率的测试结果得到：当nEO／nLi=16时，聚合物电解质室温下电导率约为10^-6／cm，343K时达到10^-4s／cm。离子迁移率的数据表明聚合物电解质为离子和电子共混的导体，但在聚合物电解质体系中电荷的迁移主要是由离子作为载流子导电造成的，由测试结果可得此电解质为离子导体。     

基于Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12/聚合物复合固态电解质的制备及电化学性能

采用溶液浇注法制备以Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)为填料、聚氧化乙烯(PEO)与聚碳酸亚丙酯(PPC)共混的固态复合电解质膜,探讨了LLZTO含量和PPC/PEO比例对复合固态电解质离子电导率的影响。研究发现,当LLZTO含量为30%(w/w)及PPC/PEO质量比为1∶1时,固态复合电解质室温离子电导率最高,达到1.14×10~(-4)S·cm~(-1)。LLZTO和PPC的加入,降低了PEO基电解质的结晶性,提高了离子电导率、电化学稳定窗口(4.7 V)和锂离子迁移数(0.25),并改善了电解质与金属锂的化学稳定性。该固态复合电解质与LiFePO_4/Li组装固态锂电池,室温下在0.1C循环70次后容量保持率82%,60℃下0.1C循环100次后容量保持率79%,0.5C和1C倍率下放电比容量仍能达到120.7和112.6 mAh·g~(-1)。     

含锂沸石Li-FER提高PEO复合聚合物电解质电导率

通过离子交换方法使锂部分取代了镁碱沸石（FER）孔道壁上羟基中的氢，制得含锂沸石Li-FER. 将这种沸石作为无机填料加入到PEO/LiClO₄聚合物电解质中，可以使其室温电导率提高三个数量级以上. 电化学测量表明， 锂离子与PEO和含锂沸石中氧的相互作用提高了聚合物电解质中锂离子的迁移数. 另一方面， 采用XRD, DSC, PLM等方法研究了电解质的结晶状况.结果表明, Li-FER可以作为PEO链段结晶的成核剂，使PEO电解质的晶粒得到细化， 结晶度降低，为Li⁺的传输提供了更多的非晶区通道. 这是Li-FER的加入促使PEO聚合物电解质电导率提高的两个主要原因.     

相态结构对聚氧化乙烯/丁二腈/高氯酸锂复合电解质室温电导率的影响

采用聚氧化乙烯(PEO)、丁二腈和高氯酸锂(LiClO4)的复合电解质体系, 制备了一系列不同配比的PEO/SN/LiClO4复合电解质, 对其室温电性能和相态结构进行了表征, 并探讨了相态结构对室温电导率的影响.     

阻抗虚部计算聚合物电解质电导率

用交流阻抗法研究了（PEO1）10LiClO4-Al2O3和（PEO2）16LiClO4－碳酸乙烯酯（EC）两种复合物电解质体系的电导率，给出了等效电路和各拟合元件的物理意义。当阻抗谱图发生严重变形时，提出一种比较简单的计算聚合物电解质电导率的方法－－阻抗虚部最大值法。     

Synthesis and Characterization of a Novel Polymer Electrolyte for Lithium-ion Battery

A novel polymer electrolyte with the formula of Li2B4O7-PVA for lithium-ion battery was synthesized and its ion conductivity and mechanical properties were also tested. It is found that the conductivity of the prepared polymer electrolytes is higher than that of LiClO4/PEO or LiClO4/EC-DMC by two or three orders in magnitude and a large delocalized bond formed in Li2B4O7-PVA lead to transportation of Li ion easier, this electrolyte possesses high thermo-stability and can be used under 200℃.     

Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3基固体复合电解质的制备及锂离子导电行为

将聚氧化乙烯(PEO)和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)混合(固定EO/Li摩尔比为13)后, 采用溶液浇注法制备了一系列不同Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(LAGP)与PEO质量比的LAGP-PEO(LiTFSI)固体复合电解质体系. 结合电化学阻抗法、 表面形貌表征以及与惰性陶瓷填料(SiO₂, Al₂O₃) 性能的对比分析, 探讨了LAGP在固体复合电解质中的作用机理以及锂离子的导电行为. 结果表明, 在以LAGP为主相的固体复合电解质中, PEO主要处于无定形态, 整个体系主要为PEO与LiTFSI的络合相、 LAGP与PEO(LiTFSI)相互作用形成的过渡相和LAGP晶相. 其中LAGP作为主要的导电基体不仅起到降低PEO结晶度、 改善两相导电界面的作用; 同时自身也可以作为离子传输的通道, 降低锂离子迁移的活化能, 从而使离子电导率得到提高. 当LAGP与PEO的质量比为6:4时, 固体复合电解质的成膜性能最好, 离子电导率最高, 在30 ℃时为2.57×10^-5 S/cm, 接近LAGP的水平, 电化学稳定窗口超过5 V.     

Effect of solvents on properties of polymer gel-electrolyte based on polyester diacrylate

New polymer gel electrolytes based on polyester diacrylates and LiClO₄ salt solutions in organic solvents are developed for lithium ion and lithium polymer batteries with a high ionic conductivity up to 2.7 × 10^?3 Ohm^?1cm^?1 at the room temperature. To choose the optimum liquid electrolyte composition, the dependence is studied of physico-chemical parameters of new gel electrolytes on the composition of the mixture of aprotic organic solvents: ethylene carbonate, propylene carbonate, and λ-butyrolacton. The bulk conductivity of gel electrolytes and exchange currents at the gel electrolyte/Li interface are studied using the electrochemical impedance method in symmetrical cells with two Li electrodes. The glass transition temperature and gel homogeneity are determined using the method of differential scanning calorimetry. It is found that the optimum mixture is that of propylene carbonate and λ-butyrolacton, in which a homogeneous polymer gel is formed in a wide temperature range of ?150 to +50°C.     

Tough Gel Electrolyte Using Double Polymer Network Design for the Safe,Stable Cycling of Lithium Metal Anode

The growth of lithium dendrites and low coulombic efficiency restrict the development of Li metal anodes. Polymer electrolytes are expected to be promising candidates to solve the issue, but ways to obtain a polymer electrolyte that integrates high ionic conductivity and high mechanical toughness is still challenging. By introducing a double polymer network into the electrolyte design to reshape it, a tough polymer electrolyte was developed with high conductivity, and stable operation of lithium metal anodes was further realized. The double network (DNW) gel electrolyte has high modulus of 44.3 MPa and high fracture energy of 69.5 kJ m^?2. The conductivity of DNW gel is 0.81 mS cm^?1 at 30 °C. By using this gel electrolyte design, the lithium metal electrode could be cycled more than 400 times with a coulombic efficiency (CE) as high as 96.3 % with carbonate‐based electrolytes.     

Tough Gel Electrolyte Using Double Polymer Network Design for the Safe,Stable Cycling of Lithium Metal Anode

The growth of lithium dendrites and low coulombic efficiency restrict the development of Li metal anodes. Polymer electrolytes are expected to be promising candidates to solve the issue, but ways to obtain a polymer electrolyte that integrates high ionic conductivity and high mechanical toughness is still challenging. By introducing a double polymer network into the electrolyte design to reshape it, a tough polymer electrolyte was developed with high conductivity, and stable operation of lithium metal anodes was further realized. The double network (DNW) gel electrolyte has high modulus of 44.3 MPa and high fracture energy of 69.5 kJ m⁻². The conductivity of DNW gel is 0.81 mS cm⁻¹ at 30 °C. By using this gel electrolyte design, the lithium metal electrode could be cycled more than 400 times with a coulombic efficiency (CE) as high as 96.3 % with carbonate‐based electrolytes.