新型梳状聚甲基丙烯酸酯固态聚合物电解质的制备及导电性能研究

采用溶液聚合方法,以甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯为共聚单体,制备一种新型无规梳状聚合物,并研究了一系列掺杂不同含量高氯酸锂全固态聚合物电解质的导电性能.FTIR、1H-NMR结果证实了新型梳状聚合物具有无规梳状结构特征.DSC和XRD结果表明了聚合物电解质主要是以无定型状态存在.SEM和FTIR结果证实了当锂盐含量低于16 wt%时,锂盐在聚合物中具有良好的溶解性,ClO4-主要以单离子状态存在,此时聚合物电解质30℃离子电导率达到最大值,为4.81×10-5S/cm.当锂盐含量超过16wt%时,Li+ClO4-离子对含量明显增多,表明了锂盐溶解性能下降,同时聚合物电解质离子电导率显著下降,这主要是锂盐增加导致离子的缔合增强,不利于离子的传导所致.     

Li-SGO掺杂半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质的制备

本文成功制备了磺酸锂功能化石墨烯,通过原位聚合方式成功将其添加到单离子传导聚合物电解质中制备出磺酸锂功能化石墨烯改性半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质。与未掺杂磺酸锂功能化石墨烯半互穿网络型多孔单离子传导聚合物电解质相比,该电解质具有更高的孔隙率、吸液率、机械拉伸强度和离子电导率。电化学测试结果表明,掺杂磺酸锂功能化石墨烯后,单离子传导聚合物电解质表现出与电极界面更好的相容性,组装的Li|LiFePO₄锂离子电池表现出良好的循环性能和更高的倍率性能。对氧化石墨烯磺酸锂功能化可应用于对单离子传导聚合物电解质的改性,有助于提升单离子传导聚合物电解质的综合性能,获得更高的电池性能。     

“Water-in-salt”聚合物电解质制备及其电化学性能研究

为提高柔性锂离子电池安全性和循环稳定性能,本实验以自由基聚合结合冷冻干燥得到的聚丙烯酰胺膜为电解质载体,引入21 mol·kg^-1 LiTFSI 高浓度电解液,得到“water-in-salt”聚合物电解质。通过聚合物膜的形貌和孔道结构表征,红外光谱分析,离子电导率及电化学稳定窗口测试等对其基本物化特性进行了研究。冷冻干燥得到的聚丙烯酰胺膜内部具有大量微孔结构,有利于电解液的载入。将该吸附了电解液的聚合物电解质膜与锰酸锂(LiMn₂O₄)正极和磷酸钛锂(LiTi₂(PO₄)₃)负极组装全电池进行充放电性能测试。结果表明,制得的柔性聚合物电解质具有良好的拉伸性能,高离子电导率(20°C,4.34 mS·cm^-1)和宽电化学稳定窗口(3.12 V)。以“water-in-salt”聚合物电解质为隔膜组装的LiMn₂O₄||LiTi₂(PO₄)₃ 全电池表现出优异的倍率性能和长循环稳定性。     

锂/聚合物电解质电化学固/固界面的研究

综述了聚合物锂电池中锂/聚合物电解质电化学固/固界面的研究进展。通过与锂/液体电解质体系进行比较，简要介绍了在锂/聚合物电解质界面上发生的电化学反应、锂钝化层形成及其对界面反应的影响，并侧重讨论了传统电化学方法和谱学方法，特别是现场分析技术在电化学固/固界面研究中的应用。总结了锂/聚合物电解质界面的几种不同改善途径。     

一种双锂盐梳状聚合物电解质的制备及电化学性能

将聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝在聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(PIAMA)上合成梳状锂单离子导体PIAMA-g-MPEG, 并与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)复合制成双锂盐梳状聚合物电解质薄膜. 用核磁共振波谱 (¹H NMR)、 热重分析(TG)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电化学阻抗(EIS)和电池充放电测试等方法对聚合物基体和电解质的物化性质和电化学性能进行了研究.结果表明, 设计的双锂盐梳状聚合物电解质能够有效解离并传输锂离子, 70 ℃下离子迁移数(t_Li⁺)为0.32, 离子电导率(σ)为1.5×10^-4 S/cm, 电化学稳定窗口为0~4.9 V (vs. Li/Li⁺). 组装Li|PIAMA-g-MPEG|Li电池并进行70 ℃恒电流充放电电压极化测试, 结果表明, 电解质与金属锂负极兼容性较好, 能够有效抑制锂枝晶的生长.组装LiFePO₄|PIAMA-g-MPEG|Li电池进行70 ℃长循环及倍率性能测试, 电解质表现出了优异的高温性能.     

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 .     

红外光谱研究PEO基离子液体聚合物电解质

以聚氧化乙烯(PEO)为聚合物基体, 双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiTFSI)为锂盐, 加入不同量的离子液体(BMIMPF₆)为增塑剂, 制备离子液体聚合物电解质. 运用发射FTIR光谱技术实时监测所制备聚合物电解质的结构随温度的变化. 结合FTIR透射光谱\, SEM和XRD的研究结果分析了离子液体对离子电导率的影响, 并初步提出离子导电增强机制.     

基于聚乙二醇接枝丙烯酸树酯光固化电解质的制备及性能研究

聚氧化乙烯(PEO)(聚乙二醇(PEG))和丙烯酸树脂在聚合物基电解质中具有很好的应用,本文通过紫外光引发单/双官能度的聚乙二醇接枝丙烯酸树脂单体聚合构建了离子电导率高、易于封装,可避免电解质泄漏的准固态聚合物电解质.通过调控聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)和甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA)2种单体的比例以及锂盐溶液的含量,成功制备出具有高离电导率的准固态聚合物电解质.采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),电化学工作站对PEGMA/PEGDA基聚合物电解质进行表征,研究各组分比例对电解质的电化学性能影响.当PEGMA/PEGDA单体比例为75/25,锂盐溶液的占比为75%时,形成的薄膜状态电解质表现出1.96×10^?3 S·cm^?1的高离子电导率,较原始配比提高了14倍.将制备的电解质应用于电致变色器件,在580个变色循环后,器件依然可以实现稳定快速的颜色切换,2种颜色变换时间均在3 s以内,本文中研究的聚醚接枝丙烯酸树酯基电解质材料在电致变色器件中有较好的应用前景.     

用于聚合物镍氢电池的新型PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质（英文）

采用溶胶凝胶法,结合相转移法和碱液活化法制备了PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质,通过SEM、XRD、交流阻抗法和循环伏安法表征了电解质的结构与电化学性能.研究表明,PVA/5ωSiO2(ω为质量分数)共混膜上的微孔大小合适,聚合物电解质的离子电导率最大可达1.62×10-2 S cm-1,电化学稳定窗口2 V以上;将PVA/SiO2碱性微孔电解质组装成聚合物镁基镍氢电池,与传统镍氢电池相比,循环稳定性大大增加.     

用于聚合物镍氢电池的新型PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质

采用溶胶凝胶法,结合相转移法和碱液活化法制备了PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质,通过SEM、XRD、交流阻抗法和循环伏安法表征了电解质的结构与电化学性能.研究表明,PVA/5ωSiO2(ω为质量分数)共混膜上的微孔大小合适,聚合物电解质的离子电导率最大可达1.62×10-2 S·cm-1,电化学稳定窗口2V以上;将PVA/SiO2碱性微孔电解质组装成聚合物镁基镍氢电池,与传统镍氢电池相比,循环稳定性大大增加.     

Electrospun octa(3-chloropropyl)-polyhedral oligomeric silsesquioxane-modified polyvinylidene fluoride/poly(acrylonitrile)/poly(methylmethacrylate) gel polymer electrolyte for high-performance lithium ion battery

Gel polymer electrolyte (GPE) based on octa(3-chloropropyl)-polyhedral oligomeric silsesquioxane (OCP-POSS)-modified polyvinylidene fluoride/poly(acrylonitrile) /poly(methylmethacrylate) (PVDF/PAN/PMMA) fibrous membrane was prepared by electrospinning method to improve the thermal stability of GPE and prevent the leakage of liquid electrolyte for lithium ion battery. The effect of OCP-POSS content on the morphology, porosity and electrolyte uptake, mechanical strength, thermal stability of spinning fibrous membrane and ionic conductivity, electrochemical stability window, and interface resistance of GPE was investigated. The cycle performance of cells assembled with GPE was also tested. The results show that the spinning fibrous membrane with 10 wt% OCP-POSS possesses high electrolyte uptake (660%) and excellent thermal stability. The ionic conductivity of corresponding GPE is 9.23 × 10^?3 S cm^?1 at room temperature and the electrochemical stability window is up to 5.82 V; the interface resistance of 10 wt% OCP-POSS modified GPE decreases by 42% after 168 h compared with pure PVDF/PAN/PMMA GPE. Furthermore, cells assembled with 10 wt% OCP-POSS modified GPE show high discharge capacity (166.5 mA h g^?1 at 0.1 C) and excellent cycle stability during 50 cycles. The results indicate that the GPE could improve the safety of lithium ion battery and show great potential in lithium ion battery applications.     

Electrochemical investigation of gel polymer electrolytes based on poly(methyl methacrylate) and dimethylacetamide for application in Li-ion batteries

In the present work, gel polymer electrolytes (GPEs) were prepared using poly(methyl methacrylate) (PMMA), lithium perchlorate (LiClO₄) and dimethylacetamide as a plasticizer. Solution-casting technique was used to fabricate GPEs containing different weight percentage of PMMA. The degree of crystallinity of GPE samples was studied by X-ray diffraction (XRD) analysis. Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy was applied to study the level of interactions between lithium salt and PMMA in the prepared GPEs. Electrochemical properties were studied by electrochemical impedance spectroscopy, linear sweep voltammetry and DC polarization techniques. Lithium ion conductivity of GPEs was determined by calculating the bulk resistance of polymer electrolytes from Nyquist plot. Increasing PMMA content of GPEs resulted in an improvement in the electrochemical potential window from 4.2 to 4.5 V. The highest lithium transference number (0.42) and also the best electrochemical properties were obtained for GPE containing 0.75 M LiClO₄ and 10 wt% PMMA. Scanning electron microscopy images of the optimized GPE showed a porous and heterogeneous surface structure which is desirable for application in Li-ion batteries.     

辐照交联法制备锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其性能

采用γ-射线辐照交联法制备了具有网络结构的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/新戊二醇二丙烯酸酯(PVDF-HFP/NPGDA)基凝胶聚合物电解质(GPE). 考察了不同辐照剂量对凝胶电解质形貌结构、热稳定性和电化学性能的影响以及不同辐照剂量和不同温度下电导率的变化. 结果表明, 随辐照剂量的增加, 凝胶电解质的固化程度提高, 电导率下降. 电导率随温度的变化符合VTF方程. 当辐照剂量为5 kGy 时, 制备的凝胶电解质具有较高的离子电导率和电化学稳定窗口, 室温下分别为7.8×10-3 S·cm-1和4.7 V(vs Li/Li+). 以其为电解质制备的LiMn2O4∣GPE∣Li聚合物锂离子电池具有较好的循环性能.     

热塑性聚氨酯基聚合物电解质的制备与表征

采用非溶剂诱导相转化法（NIPS）制备了热塑性聚氨酯/醋酸纤维素（TPU/CA）新型聚合物隔膜。然后,将隔膜浸入液体电解质中得到TPU/CA凝胶聚合物电解质（GPEs）。研究TPU与CA的质量比对GPEs性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）、差示扫描量热（DSC）、线性扫描伏安（LSV）、电化学阻抗（EIS）等对TPU/CA膜进行表征。结果表明,在共混隔膜中引入CA可以降低TPU的结晶度,增加隔膜的吸液率。其中,室温下TPU/CA = 7/3基电解质的离子电导率为1.04 mS·cm^-1,电化学窗口为5.1 V(vs. Li/Li⁺)。组装的电池LiFePO₄/TPU/CA/Li在0.5 C循环100次后,仍具有较高的放电比容量和较好的容量保持率,具有良好的循环稳定性。这些结果表明,这种新型的TPU/CA共混GPEs是锂离子电池的理想选择。     

铁氰化钴修饰石墨烯平面电极对过氧化氢的传感作用

利用高分子支撑法将气相沉积(CVD)石墨烯从铜基底上转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上,制备出石墨烯平面电极(GPE), 通过循环伏安法将铁氰化钴(CoHCF)纳米颗沉积到GPE上,得到铁氰化钴修饰石墨烯平面电极(CoHCF/GPE).研究表明,此电极对过氧化氢具有良好的传感作用,从而构建一种新型无酶过氧化氢传感器.此传感器在过氧化氢浓度为5.0-1200 μmol/L范围内,响应电流与浓度呈现良好的线性关系,检出限为7.1 nmol/L (S/N=3),响应时间约为2 s,具有稳定性好、抗干扰能力强、制备简单等优点.     

Preparation and performance analysis of PE-supported P(AN-co-MMA) gel polymer electrolyte for lithium ion battery application

Copolymer, poly(acrylonitrile-co-methyl methacrylate) (P(AN-co-MMA)), was synthesized by solution polymerization with different mole ratios of monomers, acrylonitrile (AN) and methyl methacrylate (MMA). Polyethylene (PE) supported copolymer and gel polymer electrolyte (GPE) were prepared with this copolymer and their performances were characterized with FTIR, TGA, SEM, and electrochemical methods. It is found that the GPE using the PE-supported copolymer with AN to MMA = 4:1 (mole) exhibits an ionic conductivity of 2.06 × 10⁻³ S cm⁻¹ at room temperature. The copolymer is stable up to 270 °C. The PE-supported copolymer shows a cross-linked porous structure and has 150 wt% of electrolyte uptake. The GPE is compatible with anode and cathode of lithium ion battery at high voltage and its electrochemical window is 5.5 V (vs. Li/Li⁺). With the application of the PE-supported GPE in lithium ion battery, the battery shows its good rate and initial discharge capacity and cyclic stability.     

Enhanced electrochemical properties of a novel polyvinyl formal membrane supporting gel polymer electrolyte by Al2O3 modification

Polyvinyl formal (PVFM)‐based dense polymer membranes with nano‐Al₂O₃ doping are prepared via phase inversion method. The membranes and also their performances as gel polymer electrolytes (GPEs) for lithium ion battery are studied by field emission scanning electron microscope, X‐ray diffraction, differential scanning calorimetry, mechanical strength test, electrolyte uptake test, electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry, and charge–discharge test. The polymer membrane with 3 wt % nano‐Al₂O₃ doping shows the improved mechanical strength of 12.16 MPa and electrolyte uptake of 431.25% compared with 10.47 MPa and 310.59% of the undoped sample, respectively. The membrane absorbs and swells liquid electrolyte to form stable GPE with ionic conductivity of 4.92 × 10^?4 S cm^?1 at room temperature, which is higher than 1.77 × 10^?4 S cm^?1 of GPE from the undoped membrane. Moreover, the Al₂O₃‐modified membrane supporting GPE exhibits wide electrochemical stability window of 1.2–4.8 V (vs. Li/Li⁺) and good compatibility with LiFePO₄ electrode, which implies Al₂O₃‐modified PVFM‐based GPE to be a promising candidate for lithium ion batteries. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2014 , 52, 572–577     

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.     

一种新型凝胶态聚合物电解质的制备和性能

采用一种新型胶联剂新戊二醇二丙烯酸酯(noepentyl glycol diacrylate, NPGDA)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP), 液态电解液组成电解质混合溶液, 然后加入引发剂并加热引发聚合反应制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶态聚合物电解质, 可以用于制备聚合物锂离子二次电池. 考察了不同PVDF-HFP/NPGDA质量比对凝胶态聚合物电解质性能的影响. 结果表明, PVDF-HFP/NPGDA质量比可以影响凝胶态聚合物电解质的结构形貌、电化学特性以及聚合物锂离子二次电池的性能. 研究发现, 当m(PVDF-HFP)/m(NPGDA)＝1:1时制备的凝胶态聚合物电解质具有较高的离子电导率和电化学稳定窗口, 室温下分别为6.99×10^-3 S•cm^-1和4.8 V(vs Li⁺/Li), 以其为电解质制备的聚合物锂离子二次电池具有较好的电化学性能.