基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al2O3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析

通过静电纺丝和静电喷射技术, 将三氧化二铝(Al₂O₃)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间, 制备出了具有“三明治”结构的P(VDF-HFP)/Al₂O₃/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜. 分析了隔膜的形态结构、 热收缩性能、 拉伸性能、 电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能. 测试结果表明, 该复合隔膜比纯P(VdF-HFP)膜拥有更高的吸液率, 隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs). 该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右, 相对应的断裂伸长率为261.57%. 复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10^-3 S/cm, 且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V). 在电池的循环测试中, 使用钴酸锂(LiCoCO₂)作为正极材料, 由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平, 为145 mA·h·g^-1.     

聚合物的静电纺丝

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法.由纳米纤维制得的无纺布,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点,从而赋予了静电纺丝纤维广泛的应用前景,它已在国内外引起了广泛的关注.本文介绍了静电纺丝的装置、基本原理及静电纺丝制备纳米纤维的研究进展,同时也叙述了其在各个领域的应用,最后展望了静电纺丝制备纳米纤维的发展方向及前景.     

静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质的研究进展

凝胶聚合物电解质(GPEs)可以解决传统电池的漏液问题和低能量密度问题,提高电池的安全性能,使电池轻便化,薄型化和外形多样化。静电纺丝技术可以控制纤维的直径和孔隙率,平衡GPEs离子电导率和力学性能,实现两者的共同提高,引起众多学者的研究兴趣。重点对聚偏氟乙烯(PVDF)电纺膜基凝胶聚合物电解质和聚丙烯腈(PAN)电纺膜基凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能的研究进展进行了介绍,并对静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质存在的问题和研究方向进行了探讨。     

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.     

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.     

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。     

原位复合法制备(PEO)8LiClO4/TiO2聚合物电解质的研究

以聚氧化乙烯/高氯酸锂复合物[(PEO)8LiClO4]为基体,通过钛酸丁酯的水解缩合反应在其中原位生成TiO2,制备了(PEO)8LiClO4/TiO2复合聚合物电解质,采用SEM、DSC和交流阻抗方法研究了聚合物电解质的形态、玻璃化转变温度(Tg)、结晶度(Xc)和离子导电性能.结果表明原位生成的TiO2在基体中分散均匀,加入TiO2后聚合物电解质体系的Tg和Xc均有所降低,而电导率明显提高,当TiO2添加量为ω=0.05时电导率达到最大值5.5×10-5S·cm-1(20℃).     

静电纺丝技术制备聚合物基中空结构材料

静电纺丝是一种制备纳米尺度连续长丝的技术, 采用静电纺丝技术高效可控地构筑微纳米中空结构材料备受关注. 本文综述了通过静电纺丝技术制备聚合物中空纤维和中空微球的研究进展, 展望了其在不同功能材料领域的发展前景.     

PMMA基凝胶聚合物电解质双电层电容器的研究

以碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)作增塑剂,LiClO4作支持电解质,高比表面积活性炭为电极,内聚合法制作PMMA-PC+EC-LiClO4体系凝胶聚合物电解质(GPE)双电层电容器.应用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等方法研究了该电容器的性能.结果表明,PMMA-GPE的离子电导率在室温下达3.7 mS.cm-1,电容器的工作电压达3 V,比容量达41.6 F.g-1(I=1 mA.cm-2),等效串联电阻仅为几欧姆.     

锂离子电池凝胶聚合物电解质研究进展

使用聚合物电解质可以避免传统液态锂离子电池的漏液问题,提高电池的安全性能和能量密度,并可实现电池的薄型化、轻便化和形状可变等优点.目前,聚合物电解质的研究集中在凝胶型的复合和多孔聚合物电解质两大类.本文对各类凝胶聚合物电解质的特点、功能及研究情况逐一进行了介绍,对凝胶聚合物电解质的发展趋势进行了展望.     

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.     

离子液体增塑的聚合物电解质

离子液体增塑的聚合物电解质;偏氟乙烯六氟丙烯共聚物;乙基甲基咪唑鎓四氟硼酸盐;微波合成;电学行为     

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...     

Control over Internal Structure of Liquid Crystal Polymer Nanofibers by Electrospinning

Liquid crystal polymer nanofibers with a diameter ranging from 0.13 to 4.71 µm were prepared by electrospinning from a main‐chain liquid crystalline polyester, BB‐5(3‐Me). WAXD measurements showed that the formation and orientation of the ordered structure in the electrospun fibers were controlled by the fiber diameter formed during electrospinning. For BB‐5(3‐Me), the SmA structure with two layer spacings was formed in the fiber during the electrospinning. Under optimal spinning conditions, the SmA structure is highly oriented in the fiber. In addition, annealing transformed the metastable SmA structure in the BB‐5(3‐Me) fiber into stable SmCA one.

     

Ionic Transport in Dilute Solid Polymer Electrolytes with Amorphous Structure

The ionic structure and transport properties of amorphous solid polymer electrolytes in the system copolymer of acrylonitrile and butadiene (40 : 60)—lithium hexafluoroarsenate (SPE) is studied in the region of small salt concentrations (up to 0.37 mol dm⁻³) at 298–368 K. In conditions studied, LiAsF₆ is dissociated predominantly to ions. Macroscopic models of ion transport are used to analyze the results of measurements of transport characteristics of SPE. Transport of anions free of the polymer matrix is realized activationlessly and resembles the Stokes drift in viscous media. Transport of cations solvated by electron-donating groups of the polymer turns possible only at temperatures in excess of a critical value (T _crit ≈ 333 K), when the statistical mean of molecules in the first coordination sphere of the lithium cation becomes less than four (which is the coordination number for solvation) and requires the overcoming of an energy barrier of ∼6 kJ mol⁻¹. Below T _crit, the SPE are unipolar anionic conductors.__________Translated from Elektrokhimiya, Vol. 41, No. 5, 2005, pp. 537–545.Original Russian Text Copyright © 2005 by Bushkova, Sofronova, Lirova, Zhukovskii.     

微孔型固体偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物电解质

将固体聚合物电解质 (Ｓｏｌｉｄｐｏｌｙｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ)用于锂离子电池的研究已经有 3 0年的历史[1] ,从物理角度来看 ,研究过干态型 (ＤｒｙＳＰＥ)、凝胶型 (ＧｅｌｌｅｄＳＰＥ)和微孔型固体聚合物电解质 (ＰｏｒｏｕｓＳＰＥ)三大类型[2 ] ;从化学角度来看 ,研究过含氧、含氮、和含氟的等聚合物[1～ 6 ] .微孔型固体含氟聚合物电解质是近 1 0年来才开始研究并受到产业界很大关注的一种ＳＰＥ .固体聚合物电解质的应用可以解决液体电解质锂离子电池的漏液问题 ,并提高其安全性 ,还可以通过使用塑料包装来减小电池的重量…     

高分子固体电解质材料研究进展

高分子固体电解质材料由于具有优良的成膜性和粘弹性等特点，。近年来得到了很大的发展。本文综述了高分子固体电解质材料的电性能，离子传导特性，提高其性能的途径及近期发展，并对其发展前景作了简要的探讨。     

P(VdF-HFP)-基离子液体复合聚合物电解质的阴极稳定性及热稳定性

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VdF-HFP)聚合物为基体, 制备了含离子液体1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(EMIPF6)、用于锂离子电池的离子液体复合聚合物电解质[P(VdF-HFP)/LiPF₆/EMIPF₆/EC(碳酸乙烯酯)-PC(碳酸丙烯酯)]. 采用热重分析法以及燃烧实验测试了复合聚合物电解质的热稳定性. 离子电导率测试表明, 离子液体的存在显著改善了复合聚合物电解质的离子传输; 循环伏安测试表明, 添加剂EC和PC的加入提高了复合电解质的阴极稳定性, 制得的离子液体复合聚合物电解质在0.3-4.3 V 电压范围内稳定存在. Li₄Ti₅O₁₂ 和LiCoO₂为电极材料、P(VdF-HFP)/LiPF₆/EMIPF₆/EC-PC 为电解质的半电池表现出优良的循环性能, 0.1C充放电倍率下, Li/LiCoO₂和Li/Li₄Ti₅O₁₂半电池的可逆容量分别为130和144 mAh·g^-1. 但EC、PC在一定程度上降低了离子液体复合聚合物电解质的热稳定性.     

离子液体凝胶聚合物电解质的三元组分相互作用研究

采用Raman光谱、傅里叶转换红外光谱和X-射线衍射光谱研究N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲磺酸亚胺离子液体（PP13TFSI）和双三氟甲磺酸亚胺锂盐（LiTFSI）对PVDF-HFP聚合物聚合方式的影响,结果表明,PP13TFSI、LiTFSI和PVDF-HFP是共混存在的,同时加入PP13TFSI和LiTFSI会使聚合物的聚合方式由晶体结构转变为无定形结构. 通过对电解质及其各组分的线性扫描伏安曲线和热重曲线分析可知,溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）容易残留在凝胶聚合物电解质（ILGPE）中,这会降低ILGPE的电化学稳定性和热稳定性. 作者对固态LiFePO₄|ILGPE|Li电池的倍率性能进行了研究,实验结果表明其具有较好的倍率性能,当电池倍率由C/10增大至2C,然后再回到C/10时,其容量可以恢复到原来的90.9%左右. 该研究结果对理解PP13TFSI和LiTFSI在ILGPE中的作用机理具有重要的意义.