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(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.     

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.     

Synthesis and properties of all solid polymer electrolytes based on poly(vinyl acetate‐co‐acetyl ethylene oxide acrylate)

Poly(acetyl ethylene oxide acrylate‐co‐vinyl acetate) (P(AEOA‐VAc)) was synthesized and used as a host for lithium perchlorate to prepare an all solid polymer electrolyte. Introduction of carbonyl groups into the copolymer increased ionic conductivity. All solid polymer electrolytes based on P(AEOA‐VAc) at 14.3 wt% VAc with 12wt% LiClO₄ showed conductivity as high as 1.2 × 10^?4 S cm^?1 at room temperature. The temperature dependence of the ionic conductivity followed the VTF behavior, indicating that the ion transport was related to segmental movement of the polymer. FTIR was used to investigate the effect of the carbonyl group on ionic conductivity. The interaction between the lithium salt and carbonyl groups accelerated the dissociation of the lithium salt and thus resulted in a maximum ionic conductivity at a salt concentration higher than pure PAEO‐salts system. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

锂离子电池PMMA-VAc聚合物电解质的制备与性质研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和醋酸乙烯酯(VAc)为单体, 用乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯聚合物(PMMA-VAc), 并以此聚合物制备了新型聚烯烃膜支撑的聚合物膜及聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、差热和热重分析(DSC/TG)、扫描电镜(SEM)及电池充放电实验等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质. 红外光谱结果表明, MMA与VAc通过各自的C＝C双键打开聚合成PMMA-VAc. PMMA-VAc易于分散在混合碳酸酯溶剂中并形成凝胶, 凝胶粘度随PMMA-VAc浓度的增加而增加, 当浓度为4%时成膜效果最佳. PMMA-VAc膜具有大量的微孔结构, 具有极强的吸液性能. PMMA-VAc膜具有良好的热稳定性: 在380 ℃范围内保持稳定. 聚烯烃膜支撑的PMMA-VAc膜室温下的离子电导率为1.85×10^－3 S•cm^－1, 用作为锂离子电池的聚合物电解质时, 电池具有良好的循环稳定性和倍率性能.     

Cross-linking copolymers of acrylates’ gel electrolytes with high conductivity for lithium-ion batteries

The cross-linking gel copolymer electrolytes containing alkyl acrylates, triethylene glycol dimethacrylate, and liquid electrolyte were prepared by in situ thermal polymerization. The gel polymer electrolytes containing 15 wt% polymer content and 85 wt% liquid electrolyte content with sufficient mechanical strength showed the high ionic conductivity around 5?×?10^?3 Scm^?1 at room temperature. The gel electrolytes containing different polymer matrices were prepared, and their physical observation and conductivity were discussed carefully. The cross-linking copolymer gel electrolytes of alkyl acrylates with other monomers were designed and synthesized. The results showed that copolymerization can improve the mechanical properties and ionic conductivities of the gel electrolytes. The polymer matrices of gels had excellent thermal stability and electrochemical stability. The scanning electron microscope analysis showed the gel electrolyte was the homogeneous structure, and the cross-linking polymer host was the porous three-dimensional network structure, which demonstrated the high conductivity of the gel electrolytes. The gel polymer Li-ion battery was prepared by this in situ thermal polymerization. The cell exhibited high charge-discharge efficiency at 0.1 C. The results of LiFePO4-PEA-Li cell and graphite-PEA-Li cell showed that gel polymer electrolytes have good compatibility with the battery electrodes materials.     

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.     

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.     

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。     

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.     

原位聚合制备的离子液体/聚合物电解质的研究

采用原位聚合制备出新型的BMIPF6/PMMA聚合物电解质透明弹性膜. 研究结果表明, BMIPF6/PMMA聚合物电解质体系在305 ℃时仍具有较好的热稳定性, 其安全性能优于含有机溶剂的传统非水电解质体系. 随着离子液体含量的增加, 其玻璃化转变温度逐渐减小, 离子电导率升高; 且离子电导率与温度的关系服从VTF方程. 其中, 当BMIPF6的质量分数为50%时, 该聚合物电解质的室温离子电导率高达0.15 mS/cm.     

共聚型氯醇橡胶锂离子聚合物电解质的制备和性能

以共聚型氯醇橡胶(ECO)为基体, 通过在基体中溶解不同浓度的LiCF₃SO₃制备了一系列聚合物电解质. 利用差示扫描量热技术(DSC)研究了该体系锂盐浓度对聚合物电解质玻璃化转变温度的影响, 用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了体系内锂盐与聚合物基体的相互作用. 结果表明, 在相同锂盐浓度下, ECO基聚合物电解质的室温离子电导率比传统的聚环氧乙烷(PEO)基聚合物电解质提高了2个数量级, 并且体系电导率在升降温循环测试中没有弛豫现象产生. 这是由于ECO基体的非结晶性所致.     

含氟聚合物杂化电解质膜的结构分析

聚偏氟乙烯;共聚物;微孔膜;离子电导率;含氟聚合物杂化电解质膜的结构分析     

Effects of ceramic filler in poly(vinyl chloride)/poly(ethyl methacrylate) based polymer blend electrolytes

Effects of nano-ceramic filler titanium oxide (TiO₂) have been investigated on the ionic conductance of polymeric complexes consisting of poly(vinyl chloride) (PVC)/poly(ethyl methacrylate) (PEMA), and lithium perchlorate (LiClO₄). The composite polymer blend electrolytes were prepared by solvent casting technique. The TiO₂ nanofillers were homogeneously dispersed in the polymer electrolyte matrix and exhibited excellent interconnection with PVC/PEMA/PC/LiClO₄ polymer electrolyte. The addition of TiO₂ nanofillers improved the ionic conductivity of the polymer electrolyte to some extent when the content of TiO₂ is 15 wt%. The addition of TiO₂ also enhanced the thermal stability of the electrolyte. The changes in the structural and complex formation properties of the materials are studied by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) techniques. The scanning electronmicroscope image of nano-composite polymer electrolyte membrane confirms that the TiO₂ nanoparticles were distributed uniformly in the polymer matrix.     

Conductivity and thermal behavior of proton conducting polymer electrolyte based on poly (N-vinyl pyrrolidone)

The polymer electrolytes based on poly N-vinyl pyrrolidone (PVP) and ammonium thiocyanate (NH₄SCN) with different compositions have been prepared by solution casting technique. The amorphous nature of the polymer electrolytes has been confirmed by XRD analysis. The shift in T_g values and the melting temperatures of the PVP-NH₄SCN electrolytes shown by DSC thermo-grams indicate an interaction between the polymer and the salt. The dependence of T_g and conductivity upon salt concentration have been discussed. The conductivity analysis shows that the 20 mol% ammonium thiocyanate doped polymer electrolyte exhibit high ionic conductivity and it has been found to be 1.7 × 10⁻⁴ S cm⁻¹, at room temperature. The conductivity values follow the Arrhenius equation and the activation energy for 20 mol% ammonium thiocyanate doped polymer electrolyte has been found to be 0.52 eV.     

用于锂离子电池的新型超支化聚醚-聚氨酯聚合物电解质

采用溶剂聚合法, 将一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与异氰酸酯在电解液中进行缩合反应, 生成了一种包含有电解液的新型超支化聚醚聚氨酯(PHEU)聚合物电解质. 利用傅里叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)和交流阻抗谱等测试方法对PHEU的结构、热稳定性能和离子电导率进行了研究. 研究结果表明, 当电解液中锂盐的浓度为3 mol/L, 电解液的质量为骨架材料质量加和的3倍时, 电解质体系的室温电导率可达到6.12×10-4 S/cm; 电化学稳定窗口为2.2—4.0 V, 具有良好的热稳定性和优良的机械性能. 另外, 在这种新型的电解质中, 聚氨酯大分子将电解液小分子牢固地包裹在里面, 有效地防止了凝胶聚合物电解质的漏液问题, 从而可以提高电池的安全性能.     

聚乙烯醇基水凝胶聚合物电解质超级电容器的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）作引发剂引发交联聚乙烯醇（PVA）-戊二醛（GA）制备水凝胶聚合物电解质并组装成超级电容器.分别由红外光谱、交流阻抗、循环伏安与恒电流充放电曲线测定该凝胶聚合物电解质及超级电容器的电化学性能.结果表明,该聚合物电解质电导率可达1.23 mS/cm（室温）.而且,以1.0 g AMPS引发0.05mL GA（5 %）与1.0 g PVA交联,制得的凝胶聚合物电解质超级电容器比电容可达139F/g,50次充放电后其值仍于80%以上.     

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     

Influence of PEG-borate ester on thermal property and ionic conductivity of the polymer electrolyte

We have focused on the poly(ethylene glycol) (PEG)-borate ester as a new type plasticizer for solid polymer electrolyte for lithium ion secondary battery. Adding the PEG-borate ester into the electrolyte shows the increase in the ionic conductivity of the polymer electrolyte. By measuring the glass-transition temperature of the polymer electrolytes with DSC, it is found that the increase in ionic conductivity of the polymer electrolyte is due to the increase in ionic mobility. By investigating the temperature dependence of the ionic conductivity of the polymer electrolytes using William-Landel-Ferry type equation, we considered that the PEG-borate ester does not have any influence for dissociation of Li-salt. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

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.