纳米多孔β-Li3PS4固体电解质的溶剂脱除法制备及性能

以Li₂S和P₂S₅为反应物, 四氢呋喃为溶剂, 采用溶剂脱除法制备了室温下稳定的高离子电导率β-Li₃PS₄晶体电解质, 通过粉末X射线衍射、 差热-热重分析、 拉曼光谱、 氮气吸附-脱吸和交流阻抗测试等方法对其性能进行表征, 研究了热处理温度对溶剂脱除程度、 固体电解质结晶状态、 比表面积、 孔隙率和离子电导率的影响. 结果表明, 该方法制备得到的β-Li₃PS₄晶体可以在室温下稳定存在. 160 ℃加热条件下Li₃PS₄的离子电导率达到7.44×10^-6 S/cm. 热处理过程中四氢呋喃分3个阶段脱除, 导致产物颗粒表面和内部产生大量纳米孔. 大量纳米孔洞的存在提高了材料的表面能, 有利于新相形核, 加快了相变速度, 降低了相变温度, 使β-Li₃PS₄晶体在室温下保持稳定.     

含[AMIM]BF4的聚甲基丙烯酸甲酯基凝胶聚合物电解质的制备与改性

用两步法合成了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[AMIM]BF4）,将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)引入离子液体[AMIM]BF4中,制备出含离子液体[AMIM]BF4的新型凝胶聚合物电解质,采用非质子溶剂、纳米SiO2等对其进行了改性。 用FT-IR、交流阻抗（AC）、TG、SEM等测试技术对其结构和性能进行了表征。 结果表明,非质子溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和纳米SiO2的加入使聚合物电解质的室温离子电导率增大,达5.25×10-3 S/cm;电导率与温度的关系符合Arrhenius方程;几种凝胶聚合物电解质的热分解温度均高于300 ℃,显示出良好的热稳定性。     

纳米复合全固态聚膦腈电解质

为了进一步提高聚合物电解质的室温离子电导率和锂离子的迁移数,通过对纳米二氧化硅的表面修饰,并采用可聚合的带氧化乙烯-氧化丙烯共聚侧链取代的聚膦腈大单体制备了纳米复合的全固态电解质.通过X射线光电子能谱,扫描电镜,差热扫描分析对纳米复合电解质的性能和形貌进行了分析,并通过交流阻抗考察了电解质与电极间的界面稳定性,用循环伏安表征了电解质的电化学稳定窗口,考察了锂盐含量对电解质离子电导率的影响,测试了电解质的离子电导率随温度的关系,并对锂离子的迁移数进行了测定.研究结果表明,通过纳米复合的方法,提高了聚合物电解质的离子电导率,降低了界面电阻,提高了锂离子迁移率.     

染料敏化太阳能电池用琼脂糖基磁性聚合物电解质的电化学性能

以琼脂糖为聚合物基质,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,磁性纳米粒子四氧化三铁为无机纳米颗粒添加剂制备了用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的磁性聚合物电解质.通过研究不同小分子表面活性剂,聚乙二醇(PEG200)、曲拉通(TritonX-100)、乙酰丙酮和三者混合的表面活性剂对掺杂有1%(w)Fe3O4的磁性聚合物电解质离子电导率的影响,发现PEG200的加入可有效提高琼脂糖基磁性聚合物电解质的离子电导率.同时,对不同PEG200浓度添加下的电解质进行离子电导率测试研究发现:当PEG200加入量为61.8%(w)时,电解质具有最佳的离子电导率(2.88×10-3S·cm-1);对染料敏化太阳能电池进行电化学交流阻抗谱(EIS)测试的结果表明:染料敏化太阳能电池的电子寿命和复合电阻随着PEG200浓度的增加是先增大后减小,最大的电子寿命和复合电阻出现在PEG200浓度为68.3%(w)处.     

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     

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.     

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.     

PP14TFSI离子液体在可充镁电池电解液的应用

制备了可充镁电池电解质苯酚基镁盐,以四氢呋喃（THF）与N-甲基-N-丁基-哌啶-双三氟甲基磺酰胺（PP14TFSI）离子液体混合物代替四氢呋喃作为该电解质的溶剂. 当THF与PP₁₄TFSI体积配比为1:1时,该苯酚基镁盐电解液镁可逆溶出性能最佳,电化学窗口宽（2.7 V vs. Mg）,离子电导率高（7.77 mS·cm^-1）. 此外,热重测试表明离子液体的加入大大降低了THF溶剂的挥发性,提高了可充镁电池的安全性能. 四氢呋喃 + N-甲基-N-丁基-哌啶-双三氟甲基磺酰胺混合溶剂有望作为可充镁电池电解液的首选溶剂.     

现场热引发聚丙烯酸酯类电解质的性能及应用

应用热引发现场聚合方法制备聚丙烯酸酯类电解质,并考察其电化学性能.实验表明:该聚合物电解质具有 4. 5V的电化学稳定窗口,较高的室温电导率及良好的低温性能.当前驱体电解液中液态电解质含量为 85%时,其室温电导率为 3. 2×10-3S·cm-1, -30℃下的电导率达到 5. 6×10-4 S·cm-1.采用现场聚合技术制备的聚合物电池,其电化学性能与液态锂离子电池基本一致,首次充放电效率为 92. 1%, 1. 0C率放电容量为 0. 2C率的 95%, -20℃下的放电容量为室温容量的 72%,以 0. 5C率循环 300周后,仍保持初始容量的 85%以上.     

纳米氧化镍浓度对磁性准固态染料敏化太阳能电池的影响

以琼脂糖为聚合物基质,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,磁性纳米氧化镍颗粒作为添加剂用于制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的磁性聚合物电解质。通过SEM与离子电导率测试研究不同纳米氧化镍掺杂浓度对磁性聚合物电解质的影响,并对相应的染料敏化太阳能电池进行光电性能测试与电化学交流组抗谱(EIS)测试,结果表明:1.0wt%的纳米氧化镍掺杂浓度为最优掺杂浓度,在此浓度下聚合物电解质的表面形貌较为平整,同时电解质具备最高离子电导率(2.43×10-3S.cm-1);染料敏化太阳能电池的光电效率与电子寿命均随着纳米氧化镍掺杂浓度的增加而先增加后降低,并都在纳米氧化镍掺杂浓度为1.0wt%达到最大,此时电池的光电效率为1.63%、开路电压为0.57 V、短路电流密度为5.8 mA.cm-2、填充因子为0.53。     

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.     

纳米LaF3块体材料常温离子电导率的研究

采用水溶液直接沉淀法成功制备了LaF3纳米粉体.用透射电子显微镜(TEM)观察了粒子形貌及粒度,粒子呈球形,粒径范围在10～20 nm之间,粉体单分散性良好.用X射线衍射(XRD)分析得到的平均粒径16.7 nm.采用真空高压固结法在真空度10-4 Pa条件下常温加压至1 GPa制备了纳米LaF3块体材料.采用交流阻抗谱研究了纳米LaF3的室温离子电导率,发现纳米LaF3的室温离子电导率(10-5 S·cm-1)和单晶LaF3的室温离子电导率(10-6 S·cm-1)相比有明显提高.观察到由于纳米材料的弛豫引起电导率随测试次数增大的现象.     

室温离子液体中银纳米微粒的制备与结构表征

利用化学还原方法在室温离子液体1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐中制备了金属银纳米微粒,采用X射线衍射,透射电子显微镜,傅立叶红外光谱和热分析对所制备的样品进行了结构表征.结果表明,所制备的银纳米微粒具有立方相结构,粒径约为20 nm.离子液体不但作为反应的溶剂而且作为修饰剂修饰在银纳米微粒的表面,从而有效地阻止了银纳米微粒的团聚.     

离子液体/凝胶聚合物电解质的制备及其与LiFePO_4的相容性

以1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(EMIPF6)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))和六氟磷酸锂(LiPF6)为原料,采用溶液浇铸法制备了离子液体/凝胶聚合物电解质(ILGPE).通过循环伏安(CV)、计时电流法、恒流充放电、电化学阻抗法(EIS)研究了该电解质的离子传输特性以及与锂离子电池正极材料LiFePO4的相容性.结果表明,离子液体/凝胶聚合物电解质的室温电导率为1.650×10-3S·cm-1,电化学稳定窗口达到5.0V.在充放电循环过程中,电极表面形成的钝化膜改善了锂离子脱、嵌可逆性和电极/电解质的界面性质.     

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。     

B_2S_3-Li_2S-LiI玻璃态离子电导率

B_2S_3-Li_2S-LiI 体系玻璃态在常温下锂离子电导率高达1.7×10~(-3)(?)~(-1)cm~(?),它是一种很有希望的二次锂电池的固体电解质。本文作者成功地制备出这类玻璃,并对影响离子电导率的因素进行了研究。     

Li2O-Al2O3-GeO2-P2Os微晶玻璃的微观结构和离子电导率

采用传统熔体冷却法制备了Li3-xAl2-xGex(PO4)3(x=1.1～1.9)体系玻璃,并通过热处理工艺获得了高电导率的微晶玻璃.通过XRD、TEM和交流阻抗等测试方法,研究了该系微晶玻璃的物相组成、微观形貌和锂离子电导率.结果表明:该系统微晶玻璃析出导电主晶相为LiGe2(PO4)3,杂质相为AlPO4和GeO2.当x=1.5时,由于导电主晶相LiGe2(PO4)3晶粒充分长大、分布均匀,所制备微晶玻璃的室温锂离子电导率最高(5.72×10-4 S·cm-1),可以满足全固态锂离子电池对电解质高室温电导率的要求.     

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.     

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.     

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.