PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质研究

由聚乙烯醇(PVA)与羧甲基纤维素钠(CMC)制备PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质膜,应用交流阻抗、循环伏安、差热分析和红外光谱等实验方法表征、研究其性能.结果表明,该碱性聚合物电解质的室温电导率可达到10-2S.cm-1数量级,在不锈钢惰性电极上的电化学稳定窗口约为1.6 V.另外,还研究了聚合物电解质膜中KOH、H2O和CMC对体系电导率的影响以及PVA-CMC-KOH-H2O碱性聚合物电解质在N i/MH电池中的初步应用.初步结果表明,由PVA-CMC-KOH-H2O聚合物电解质组装的N i/MH电池,其低倍率放电性能较好.     

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.     

用于聚合物镍氢电池的新型PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质

采用溶胶凝胶法,结合相转移法和碱液活化法制备了PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质,通过SEM、XRD、交流阻抗法和循环伏安法表征了电解质的结构与电化学性能.研究表明,PVA/5ωSiO2(ω为质量分数)共混膜上的微孔大小合适,聚合物电解质的离子电导率最大可达1.62×10-2 S·cm-1,电化学稳定窗口2V以上;将PVA/SiO2碱性微孔电解质组装成聚合物镁基镍氢电池,与传统镍氢电池相比,循环稳定性大大增加.     

增塑剂对PVA碱性聚合物电解质电化学性能的影响

通过溶解―铸膜法制备聚乙烯醇(PVA)-KOH-H2O碱性聚合物电解质膜。向聚合物中添加增塑剂丙三醇(GROL)和碳酸丙烯酯(PC)来提高离子电导率。X射线晶体衍射分析(XRD)结果表明,添加增塑剂未改变聚合物的物相结构,薄膜仍主要为不定形态。差示扫描热分析(DSC)结果显示,添加增塑剂后聚合物电解质膜的玻璃化转变温度降低,促进了电解质膜向不定形态转变。电解质膜室温离子电导率随增塑剂添加而增大,增塑剂超过一定量后离子电导率开始下降。PC对提高离子电导率的作用优于GROL。循环伏安测试结果显示,电解质膜的电化学稳定性窗口随增塑剂的添加而有所变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性。     

用于聚合物镍氢电池的新型PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质（英文）

采用溶胶凝胶法,结合相转移法和碱液活化法制备了PVA/SiO2碱性微孔聚合物电解质,通过SEM、XRD、交流阻抗法和循环伏安法表征了电解质的结构与电化学性能.研究表明,PVA/5ωSiO2(ω为质量分数)共混膜上的微孔大小合适,聚合物电解质的离子电导率最大可达1.62×10-2 S cm-1,电化学稳定窗口2 V以上;将PVA/SiO2碱性微孔电解质组装成聚合物镁基镍氢电池,与传统镍氢电池相比,循环稳定性大大增加.     

可在90℃工作的自交联碱性聚合物电解质膜的制备及表征

报道了一种具有短程自交联结构的碱性聚合物电解质.由于聚合物的交联仅发生在成膜过程且不需要外加交联剂,因此既可获得稳定的聚合物溶液供电化学器件制作使用,又可获得具有优异耐高温抗溶胀性能的交联型聚合物膜.此碱性聚合物电解质膜在室温纯水中电导率超过20mScm^-1,在90℃热水中电导率达到63mScm^-1且经过1000h后仅下降4%.在90℃水中膜溶胀率仅3%且具有良好的机械性能.     

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.     

Al2O3掺杂的复合聚合物电解质室温电导研究

1973年 Wright等[1] 首先报道了 PEO-Li+ 盐的固态聚电解质体系 ,我们从 90年代开始研究物质在聚合物电解质中的传输机理及固 -固界面动力学等问题 [2～ 4 ] .由于聚合物电解质易成膜 ,在制备高能密度全固态电池和光电化学器件等方面具有广泛的应用前景 .目前研究的聚电解质主要为通过加入金属盐而具有导电性的聚合物材料 .PEO具有良好的机械性能和化学稳定性 ,从而成为研究最为广泛的高分子材料 .金属盐溶于 PEO后 ,易形成晶态复合物 ,其电导率仅为 1 0 - 7～ 1 0 - 8S/cm,与应用中所要求的 1 0 - 3 S/cm相差甚远 .因此 ,如何提高 PE…     

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。     

碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展

最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池（APEMFC）因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题. 作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料. 为此,大量研究被开展和报道. 本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展：包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等. 尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.     

热塑性聚氨酯基聚合物电解质的制备与表征

采用非溶剂诱导相转化法（NIPS）制备了热塑性聚氨酯/醋酸纤维素（TPU/CA）新型聚合物隔膜。然后,将隔膜浸入液体电解质中得到TPU/CA凝胶聚合物电解质（GPEs）。研究TPU与CA的质量比对GPEs性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）、差示扫描量热（DSC）、线性扫描伏安（LSV）、电化学阻抗（EIS）等对TPU/CA膜进行表征。结果表明,在共混隔膜中引入CA可以降低TPU的结晶度,增加隔膜的吸液率。其中,室温下TPU/CA = 7/3基电解质的离子电导率为1.04 mS·cm^-1,电化学窗口为5.1 V(vs. Li/Li⁺)。组装的电池LiFePO₄/TPU/CA/Li在0.5 C循环100次后,仍具有较高的放电比容量和较好的容量保持率,具有良好的循环稳定性。这些结果表明,这种新型的TPU/CA共混GPEs是锂离子电池的理想选择。     

一种新型锂离子电池用聚合物电解质复合膜的制备和性能表征

阐述了一种新型锂离子电池用PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物树脂)基聚合物电解质复合膜的制备过程. 对复合膜中使用的无机TiO2纳米颗粒进行固体超强酸化处理, 并进行颗粒表面酸强度H0测试、XRD晶体结构分析以及复合膜的电解液吸附率测试和电化学阻抗谱测试. 采用PE无纺布支撑体作为增强材料, 以浸涂方法制备复合膜,并进一步组装为锂离子电池, 性能测试表明该电池具有良好的电化学性能.     

PVDF亲水复合膜的制备及表征

聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料存在强疏水性的缺陷,亲水化改性是解决该问题的主要途径。以PVDF为基膜材料、聚乙烯醇(PVA)为共混材料、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用相转化法制备PVDF/PVA复合膜。考察了复合膜的PVDF/PVA共混比、固含量、低分子化合物添加剂、聚合物添加剂等非溶剂添加剂对复合膜接触角的影响。结果表明,当PVDF/PVA共混比为7/3,固含量为13%时,制备的复合膜接触角为22.92°;当添加剂为无水氯化锂、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)时,复合膜接触角分别从53.12°、30.51°和41.89°都降低到了0°,亲水性提高,其中纳米二氧化硅作为添加剂时复合膜亲水性最好;当添加剂为丙三醇、PMMA、PEG时,复合膜接触角都增大,亲水性变差。     

SPEEK/PVA-AgNPs复合膜的制备与表征

首先,以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为光敏自由基载体,以聚乙烯醇(PVA)为分散稳定剂,制备了具有光生自由基功能的SPEEK/PVA高分子膜;然后,通过在SPEEK/PVA膜上紫外光诱导Ag+还原生成纳米银颗粒(AgNPs),从而得到SPEEK/PVA-AgNPs复合膜。采用紫外可见分光光度计(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对SPEEK/PVA-AgNPs材料进行了表征。结果显示:生成的银颗粒为纳米级,较均匀地分布在SPEEK/PVA高分子膜表面,SPEEK/PVA-AgNPs复合膜整体呈现棕色;形成的银纳米颗粒具有较完整的晶型,且价态分析显示其为单质。     

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.     

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%.     

“Water-in-salt”聚合物电解质制备及其电化学性能研究

为提高柔性锂离子电池安全性和循环稳定性能,本实验以自由基聚合结合冷冻干燥得到的聚丙烯酰胺膜为电解质载体,引入21 mol·kg^-1 LiTFSI 高浓度电解液,得到“water-in-salt”聚合物电解质。通过聚合物膜的形貌和孔道结构表征,红外光谱分析,离子电导率及电化学稳定窗口测试等对其基本物化特性进行了研究。冷冻干燥得到的聚丙烯酰胺膜内部具有大量微孔结构,有利于电解液的载入。将该吸附了电解液的聚合物电解质膜与锰酸锂(LiMn₂O₄)正极和磷酸钛锂(LiTi₂(PO₄)₃)负极组装全电池进行充放电性能测试。结果表明,制得的柔性聚合物电解质具有良好的拉伸性能,高离子电导率(20°C,4.34 mS·cm^-1)和宽电化学稳定窗口(3.12 V)。以“water-in-salt”聚合物电解质为隔膜组装的LiMn₂O₄||LiTi₂(PO₄)₃ 全电池表现出优异的倍率性能和长循环稳定性。