PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质Ⅱ.ZSM-5对离子电导率的影响

通过XRD,DSC,FT-IR和SEM等方法对PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质进行了研究,结果表明ZSM-5可以有效地降低PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质中PEO的结晶度和玻璃化温度,从而提高其低温区域的离子电导率.温度高于PEO的结晶熔融温度后,复合电解质离子电导率的提高则是由于在ZSM-5表面形成了有利于Li离子迁移的导电通道所引起的.较高的离子电导率和较宽的电化学稳定窗口表明PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质

偏光显微镜研究结果表明ZSM5对聚氧化乙烯(PEO)球晶的成核阶段和生长阶段均有较大影响: 一部分ZSM5能够成为PEO结晶的晶核, 导致PEO球晶数目大幅度增加; ZSM5还可以通过Lewis酸-碱作用抑制PEO链段的运动, 从而减小PEO球晶的生长速度. PEO球晶数目的增多、尺寸的减小以及结晶的不完善均有利于使复合聚合物电解质中包含有更多的连续无定形相PEO, 这对Li+的传输是非常重要的. 适量的ZSM5可以使PEO-LiClO4体系的室温离子电导率提高两个数量级以上.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质--IV.偏光显微镜研究

偏光显微镜研究结果表明ZSM5对聚氧化乙烯(PEO)球晶的成核阶段和生长阶段均有较大影响:一部分ZSM5能够成为PEO结晶的晶核,导致PEO球晶数目大幅度增加;ZSM5还可以通过Lewis酸-碱作用抑制PEO链段的运动,从而减小PEO球晶的生长速度.PEO球晶数目的增多、尺寸的减小以及结晶的不完善均有利于使复合聚合物电解质中包含有更多的连续无定形相PEO,这对Li+的传输是非常重要的.适量的ZSM5可以使PEO-LiClO4体系的室温离子电导率提高两个数量级以上.     

PEO基纳米复合聚合物电解质电化学性质的研究

以PEO8 LiClO4作母体,纳米SiO2为填料,制成PEO8 LiClO4 SiO2(x%)系列复合聚合物电解质,测定这该电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定窗口,并对其晶态结构作差热分析表征.结果表明,纳米SiO2的引入,显著提高了电解质的电导率,在22℃时达到4.3×10-5S·cm-1.此外,还探讨了填料对复合聚合物电解质电导率提高的影响机理.     

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     

相态结构对聚氧化乙烯/丁二腈/高氯酸锂复合电解质室温电导率的影响

采用聚氧化乙烯(PEO)、丁二腈和高氯酸锂(LiClO4)的复合电解质体系, 制备了一系列不同配比的PEO/SN/LiClO4复合电解质, 对其室温电性能和相态结构进行了表征, 并探讨了相态结构对室温电导率的影响.     

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℃).     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质 I. 电化学研究

首次以“择形”分子筛ZSM5为填料, 通过溶液浇铸法制得PEO-LiClO₄-ZSM5全固态复合聚合物电解质(CPE)膜. 交流阻抗实验表明ZSM5的引入可以显著地提高CPE的离子电导率. 利用交流阻抗-稳态电流相结合的方法对CPE的锂离子迁移数进行了测定, 结果表明掺入ZSM5后锂离子迁移数明显升高. ZSM5的含量为10%时, CPE同时具有最高离子电导率1.4×10^－5 S•cm^－1(25 ℃)和最大锂离子迁移数0.353. PEO-LiClO₄-ZSM5/Li电极界面稳定性实验表明PEO-LiClO₄-ZSM5复合聚合物电解质在全固态锂离子电池领域具有良好的应用前景.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质 I. 电化学研究

首次以“择形”分子筛ZSM5为填料, 通过溶液浇铸法制得PEO-LiClO₄-ZSM5全固态复合聚合物电解质(CPE)膜. 交流阻抗实验表明ZSM5的引入可以显著地提高CPE的离子电导率. 利用交流阻抗-稳态电流相结合的方法对CPE的锂离子迁移数进行了测定, 结果表明掺入ZSM5后锂离子迁移数明显升高. ZSM5的含量为10%时, CPE同时具有最高离子电导率1.4×10^－5 S•cm^－1(25 ℃)和最大锂离子迁移数0.353. PEO-LiClO₄-ZSM5/Li电极界面稳定性实验表明PEO-LiClO₄-ZSM5复合聚合物电解质在全固态锂离子电池领域具有良好的应用前景.     

PEO-LiClO4-ZSM-5复合聚合物电解质——ZSM-5对锂离子选择通过的影响

通过溶液浇铸法制得了一系列以不同分子筛和蒙脱土为填料的PEO基复合聚合物电解质,利用交流阻抗-稳态电流方法研究了填料对复合聚合物电解质锂离子迁移数(TLi+)的影响.实验结果表明,所有填料都有利于同时提高复合聚合物电解质的TLi+和离子电导率,但以Li-ZSM-5为填料时TLi+最高,这是因为ZSM-5的特殊二维孔道结构有利于阳离子Li+的进入,而排斥阴离子ClO4-的通过.较高的TLi+和室温离子电导率说明PEO-LiClO4-ZSM-5有可能作为全固态锂离子聚合物电池的电解质材料.     

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     

纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质

合成了纳米氢氧化镁作为聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质的增塑剂和阻燃剂,并对其进行X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和热重(TG)分析研究.制得的氢氧化镁为片状六方晶体,尺寸在50-80nm之间,纳米氢氧化镁在340℃时开始热分解.对纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质的电化学研究结果显示:纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质的离子电导率随着添加纳米氢氧化镁的质量分数的增加先增大后减小,其在5%-10%之间时,复合聚合物电解质的离子电导率达到最大值.纳米氢氧化镁的添加使复合聚合物电解质的阳极氧化电位有一定程度的提高,纳米氢氧化镁具有改善PEO阳极抗氧化能力的作用.     

阻抗虚部计算聚合物电解质电导率

用交流阻抗法研究了（PEO1）10LiClO4-Al2O3和（PEO2）16LiClO4－碳酸乙烯酯（EC）两种复合物电解质体系的电导率，给出了等效电路和各拟合元件的物理意义。当阻抗谱图发生严重变形时，提出一种比较简单的计算聚合物电解质电导率的方法－－阻抗虚部最大值法。     

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。     

含烷氧磺酸锂盐及对称星形醚的聚环氧乙烷基聚合物电解质的制备及电化学性能

合成了低聚度烷氧磺酸锂盐（LiSA(EO)n)和对称星形醚（STEO）增塑剂,并制备了聚环氧乙烷（PEO）基聚合物电解质。 研究了PEO16+LiSA(EO)n体系的锂离子迁移数和电导率与锂盐结构的关系,实验结果表明,LiSA(EO)n代替LiClO4作为锂盐时,其电导率得到提高,而且聚合物电解质的锂离子迁移数随着烷氧磺酸锂盐阴离子体积的增大而增加,并且其中PEO16+LiSA(EO)2体系的锂离子迁移数达到0.35。 STEO可明显地提高PEO16-LiSAEO-STEO体系的电导率,PEO16-LiSAEO-20%STEO室温电导率可达到0.5×10-4 S/cm。 通过DSC实验结果表明,STEO的加入,可有效降低聚合物电解质体系的熔融温度和结晶度,PEO16-LiSAEO-20%STEO电化学稳定窗口在4.4 V以上,可满足锂电池的应用要求。     

Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3基固体复合电解质的制备及锂离子导电行为

将聚氧化乙烯(PEO)和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)混合(固定EO/Li摩尔比为13)后, 采用溶液浇注法制备了一系列不同Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(LAGP)与PEO质量比的LAGP-PEO(LiTFSI)固体复合电解质体系. 结合电化学阻抗法、 表面形貌表征以及与惰性陶瓷填料(SiO₂, Al₂O₃) 性能的对比分析, 探讨了LAGP在固体复合电解质中的作用机理以及锂离子的导电行为. 结果表明, 在以LAGP为主相的固体复合电解质中, PEO主要处于无定形态, 整个体系主要为PEO与LiTFSI的络合相、 LAGP与PEO(LiTFSI)相互作用形成的过渡相和LAGP晶相. 其中LAGP作为主要的导电基体不仅起到降低PEO结晶度、 改善两相导电界面的作用; 同时自身也可以作为离子传输的通道, 降低锂离子迁移的活化能, 从而使离子电导率得到提高. 当LAGP与PEO的质量比为6:4时, 固体复合电解质的成膜性能最好, 离子电导率最高, 在30 ℃时为2.57×10^-5 S/cm, 接近LAGP的水平, 电化学稳定窗口超过5 V.     

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.     

以PEO为基质的离子及质子导电聚合物电解质

本文以PEO-LiClO₄为基质,在其中加入适量的纳米氧化锌及氧化锡,制备PEO-LiClO₄-ZnO及PEO-LiClO₄-SnO₂离子导电聚合物电解质膜,测定了复合电解质膜的电导率,并探讨了纳米粒子与PEO链的相互作用,提出复合电解质膜的电导率提高的主要影响因素。本文还合成以PEO为基质的PEO-12-钨硅酸质子导电聚合物电解质膜,讨论12-钨硅酸的加入对PEO的构型及Keggin离子的影响并分析PEO-12-钨硅     

基于Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12/聚合物复合固态电解质的制备及电化学性能

采用溶液浇注法制备以Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)为填料、聚氧化乙烯(PEO)与聚碳酸亚丙酯(PPC)共混的固态复合电解质膜,探讨了LLZTO含量和PPC/PEO比例对复合固态电解质离子电导率的影响。研究发现,当LLZTO含量为30%(w/w)及PPC/PEO质量比为1∶1时,固态复合电解质室温离子电导率最高,达到1.14×10~(-4)S·cm~(-1)。LLZTO和PPC的加入,降低了PEO基电解质的结晶性,提高了离子电导率、电化学稳定窗口(4.7 V)和锂离子迁移数(0.25),并改善了电解质与金属锂的化学稳定性。该固态复合电解质与LiFePO_4/Li组装固态锂电池,室温下在0.1C循环70次后容量保持率82%,60℃下0.1C循环100次后容量保持率79%,0.5C和1C倍率下放电比容量仍能达到120.7和112.6 mAh·g~(-1)。     

聚氧化乙烯/高岭石聚合物电解质的制备与表征

通过尿素对高岭石的插层及随后的超声脱除处理,制备了一种片层剥离的高岭石粉体,并将这种剥离高岭石与聚氧化乙烯/高氯酸锂(PEO/LiClO_4)体系复合,制备出PEO/高岭石复合物.采用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描量热仪、电化学工作站和万能材料试验机进行结构表征和性能测试.结果表明,尿素在高岭石层间的插层和脱除引起了高岭石片层的剥离,片层厚度小于50 nm.剥离高岭石在PEO/LiClO_4体系中与PEO形成了强烈的氢键作用,促进了PEO结晶度的降低,进而提高复合物的离子电导率.含有20 wt%剥离高岭石填料的PEO/高岭石复合物的离子电导率达到6.0×10~(-5) S/cm,与未复合的PEO/LiClO_4相比,提高了一个数量级.复合物制备过程中的烘干温度对PEO的结晶度会产生一定的影响,95°C下的烘干处理能得到结晶度较低,离子电导率较高的复合物.此外,剥离高岭石的添加显著提高了聚合物的杨氏模量和拉伸强度,与未复合的PEO/LiClO_4相比,杨氏模量和拉伸强度最大提高了256%和121%.