P(VAc-MMA)为基体的聚合物电解质研究

以醋酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物聚(醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯)[P(VAc-MMA)], 并以此聚合物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、扫描电镜(SEM)、差热/热重分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)、机械性能测试和电化学交流阻抗等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究. 测试结果表明: VAc和MMA聚合生成P(VAc-MMA); 聚合物膜含有大量微孔结构, 利于离子传输; 聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度; 25 ℃下, 最高的离子电导率达到了1.27× 10^－3 S•cm^－1; 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.     

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.     

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.     

MMA/MAh共聚物的合成及其凝胶聚合物电解质性能

从聚甲基丙烯酸甲酯型凝胶聚合物电解质存在的问题出发,设计制备一种甲基丙烯酸甲酯/共聚马来酸酐型凝胶聚合物电解质.采用溶液聚合法,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、顺丁烯二酸酐(MAh)为单体,其MMA与MAh单体摩尔配比为1∶1,合成了P(MMA-co-MAh)共聚物;采用凝胶色谱(GPC)、傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(MNR)、示差扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)、X-射线衍射分析(XRD)对所合成共聚物的结构进行了表征.结果表明,合成的共聚物为无规非晶型聚合物,其数均分子量Mn为6.40×104,共聚物中MMA与MAh链段摩尔比大约为8∶1,热分解温度为300℃,玻璃化转变温度(Tg)为121.3℃.以P(MMA-co-MAh)共聚物为树脂基体,环状碳酸1,2-丙二酯(PC)为增塑剂,LiClO4为电解质盐,制备了凝胶聚合物电解质(GPE),当共聚物含量为45 wt%时,GPE具有好的成膜性,其室温离子电导率为3.0×10-5S/cm.     

纳米SiO2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.     

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.     

复合,多孔PVDF-HFP聚合物电解质膜的制备及其性能研究

采用溶剂/非溶剂方法—即相转移法制得PVDF＿HFP微孔膜,比较了DMC,DEC和PC等3种增塑剂的制孔作用.结果表明:DEC最好,DMC次之,而PC效果最差.聚合物的导电率为1.86×10-3Sm-1(LiPF6＿1mol/L;EC/DMC:1/1wt).     

新型复合聚合物电解质离子导电行为的研究

PEG600和CH₂Cl₂通过Williamson缩聚反应,生成主链柔顺的PEG共聚物.¹H NMR测试表明其以[CH₂O(CH_2>CH₂O)¹³]为重复结构单元.与聚合物质量含量8%的气相SiO₂及适量的LiN(CF₃SO₂)2掺杂,制备一系列新型复合聚合物电解质.通过AC阻抗研究离子电导率,提出适合本体系的等效电路.该体系具有良好的成膜性能与热稳定性能,电导率比传统的PEO/盐体系高2～3个数量级.离子电导率随着温度的升高而增加,低温电导率增加较快,高温电导率增加较慢,呈非Arrhenius变化.在EO/Li=13～34:1(摩尔比)范围内,离子电导率随着盐浓度的变化出现两个峰值,低盐浓度的峰值较高.在303 K, EO/Li=28:1时,最大离子电导率接近10^-4 S/cm.     

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.     

HBPS-PEO多臂星形聚合物电解质的合成及离子导电性的研究

通过叠氮化超支化聚苯乙烯(HBPS-N3)与端炔基聚乙二醇单甲醚(ay-PEO)的点击反应,合成了以超支化聚苯乙烯(HBPS)为核、不同分子量的聚氧化乙烯(PEO)为臂的多臂星形聚合物(HBPS-PEO),并利用ATR-FTIR,1H-NMR,GPC对合成的星形聚合物的结构进行了表征.将该种星形聚合物与双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)进行复合,制备了星形聚合物为基体的聚合物电解质,通过交流阻抗技术和DSC对该聚合物电解质的离子导电性能及热性能进行了研究.结果表明,星形结构可以在一定程度上抑制结晶的形成,这种新型的星形聚合物电解质的室温电导率明显高于相应的线形聚合物电解质,当n(EO)/n(Li)=40,PEO臂的分子量为1000时,该星形聚合物电解质的离子电导率最高,30℃时为6.7×10-5Scm-1,40℃时可以达到1.2×10-4Scm-1;TGA结果表明,制备的星形聚合物的初始分解温度(Tonset)都高于360℃,具有良好的热稳定性.     

Conductivity Study on PEO Based Polymer Electrolytes Containing Hexafluorophosphate Anion: Effect of Plasticizer

PEO based polymer electrolytes containing ammonium hexafluorophosphate (NH₄PF₆) and hexafluorophosphoric acid (HPF₆), both with PF anion have been studied. The effect of the addition of propylene carbonate (PC) to PEO-NH₄PF₆ and PEO-HPF₆ has been observed to increase in ionic conductivity which is attributed to an increase in free ion concentration due to the dissociation of ion aggregates present at higher acid/salt concentrations. The plasticized polymer electrolytes containing HPF₆ show relatively higher conductivity (σ_max = 1.02 × 10⁻⁴ S/cm at 10 wt% HPF₆) as compared to electrolytes containing NH₄PF₆ (σ_max = 1.09 × 10⁻⁵ S/cm at 10 wt% NH₄PF₆). Presence of free ions, ion aggregates and their dissociation with the addition of PC has been studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The change in amorphous phase with PC content was also studied by X-Ray Diffraction (XRD). The variation of conductivity with temperature shows Vogel–Tammen–Fulcher (VTF) behavior, which is associated with the highly amorphous nature of electrolytes. ¹H Nuclear magnetic Resonance (NMR) spectra at different temperatures shows line narrowing and suggests the onset of long range ion diffusional motion. Change in surface morphology of polymer electrolytes with the addition of PC is also checked by Scanning Electron Microscopic (SEM) studies.     

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物基微孔-凝胶聚合物电解质的研究进展

综述了近年来偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene),P(VDF-HFP)]基微孔-凝胶聚合物作为锂离子电池聚合物电解质的研究进展,内容包括该类聚合物电解质的制备方法及其改性,并展望了其发展趋势.随着技术的进一步发展,完全可以制备出性能优良的聚合物锂离子电池.     

锂电池用全固态聚合物电解质

随着储能电源和电子产品以及电动汽车的迅速发展,开发高能量密度的锂离子电池已经成为现阶段研究的重点方向之一。目前,较广泛使用的液态锂离子电池,由于容易发生有机液态电解质的泄漏、燃烧、爆炸和短路等问题,存在非常大的安全隐患。因此,迫切需要开发能量密度更高,安全性更加好的锂离子电池。与现有的有机液态电解质相比,全固态聚合物电解质(All-solid-state polymer electrolyte,ASPE)具有理论比容量更高、结构可设计性强、易于大规模生产制造、排除了泄漏液体等体系安全性能好的优点,是一类具有广泛应用前景的电解质。ASPEs在锂离子电池中起到了主导作用,研究者们对其进行了大量的科研工作。本文结合并比较了典型的ASPEs(聚醚、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷)的最新科研进展以及本课题组的工作,回顾了这几种固态聚合物的发展,对高性能锂电池全固态电解质的制备设计、新型锂电池、界面调控和制备工艺成型等方面作了阐述,并对其未来的研究做出展望。     

复合聚合物电解质的导电行为及电导率的测定

研究了乙烯碳酸酯（EX）增塑的（PEO）16LiClO4-EC复合聚合物电解质交流阻抗谱图，提出了不锈钢电极／聚合物电解质／不锈钢电极这种结构在交流阻抗测试分析中具有普适性的模拟等效电路，并且根据等效电路中元件拟合值测定出复合聚合物电解质体系在不同EC增塑量及温度时的电导率，用复合聚合物电解质体系中各组分之间的相互作用解释了EC对聚合物电解质电行为的影响，在低EC含量的复合聚合物电解质体系中，电导率和温度的关系在低温时符合Arrhenius方程，在高温时符合Vogel-Tamman-Fulcher(VTF)方程；而当EC含量大于20％时，电导率和温度的关系在实验温度范围内符合VTF方程。     

PMMA-b-PS基凝胶聚合物电解质的性能

通过原子转移自由基聚合反应（ATRP）合成了含刚性聚苯乙烯（PS）链段的聚（甲基丙烯酸甲酯-b-苯乙烯）嵌段共聚物（PMMA-b-PS）。用红外光谱、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱分析了该共聚物的化学结构、分子量及其分布。结果表明：PMMA-b-PS的数均分子量为2.69×105,分子量分布为1.53。以合成的PMMA-b...     

新型梳状高分子固体电解质的研究（Ⅱ）

新型梳状高分子固体电解质的研究（Ⅱ）丁黎明，林云青，梁洪泽，汪东梅，王佛松（中国科学院长春应用化学研究所长春１３００２２）关键词梳状高分子，ＮａＣＩＯ＿４络合物，固体电解质，离子电导率聚环氧乙烷（ＰＥＯ）可以溶解多种碱金属盐并形成络合物，这种络合物具...     

Improved Conductivity in Gellan Gum and Montmorillonite Nanocomposites Electrolytes

Nanocomposite polymer electrolytes (NPEs) were obtained using gellan gum (GG) and 1 to 40 wt.% of montmorillonite (Na⁺SYN-1) clay. The NPEs were crosslinked with formaldehyde, plasticized with glycerol, and contained LiClO₄. The samples were characterized by impedance spectroscopy, thermal analyses (TGA and DSC), UV-vis transmittance and reflectance, X-ray diffraction (XRD), and continuous-wave electron paramagnetic resonance (CW-EPR). The NPEs of GG and 40 wt.% LiClO₄ showed the highest conductivity of 2.14 × 10⁻⁶ and 3.10 × 10⁻⁴ S/cm at 30 and 80 °C, respectively. The samples with 10 wt.% Na⁺SYN-1 had a conductivity of 1.86 × 10⁻⁵ and 3.74 × 10⁻⁴ S/cm at 30 and 80 °C, respectively. TGA analyses revealed that the samples are thermally stable up to 190 °C and this did not change with clay addition. The transparency of the samples decreased with the increase in the clay content and at the same time their reflectance increased. Finally, CW-EPR was performed to identify the coordination environment of Cu²⁺ ions in the GG NPEs. The samples doped with the lowest copper concentration exhibit the typical EPR spectra due to isolated Cu²⁺ ions in axially distorted sites. At high concentrations, the spectra become isotropic because of dipolar and exchange magnetic effects. In summary, GG/clay NPEs presented good ionic conductivity results, which qualifies them for electrochemical device applications.     

偶联剂原位改性SiO2提高PEO/LiClO4/SiO2电导率

偶联剂原位改性SiO2提高PEO/LiClO4/SiO2电导率;PEO;聚合物电解质;偶联剂;SiO2;电导率