開環(huán)易位型咪唑離子液體功能化降冰片烯嵌段共聚物及其鋰電解質(zhì)膜的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池由于其能量密度大，工作電壓高，循環(huán)性能好，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，不僅在筆記本電腦、手機(jī)、相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品方面具有很廣泛的應(yīng)用，而且在電動汽車、電動自行車甚至航空領(lǐng)域都占有重要地位。固體聚合物電解質(zhì)具有成膜性好，容易加工，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于鋰離子電池，可以避免液體電解質(zhì)漏液、變形、起火、爆炸等安全問題。聚合物離子液體(PIL)電解質(zhì)作為一種新類型的電解質(zhì)，既保持了離子液體不易燃燒、低蒸汽壓、高電導(dǎo)率、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)

2、，也具有聚合物機(jī)械加工性、尺寸可控性等特點(diǎn)。離子液體嵌段共聚物由于其自組裝性能，離子導(dǎo)電性能等優(yōu)點(diǎn)成為聚合物電解質(zhì)的研究熱點(diǎn)之一，但還存在著電導(dǎo)率低等問題。本文主要針對固體聚合物電解質(zhì)較低的離子電導(dǎo)率，設(shè)計了帶咪唑功能團(tuán)的降冰片烯離子液體，通過開環(huán)易位聚合制備嵌段共聚物，以此嵌段共聚物為聚合物基體與鋰鹽混合制備固體聚合物電解質(zhì)膜，并添加納米 SiO2制備復(fù)合膜，提高聚合物電導(dǎo)率。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)通過開環(huán)易位聚合合成了

3、咪唑功能化的降冰片烯離子液體嵌段共聚物（PIL嵌段的摩爾含量分別為21.3％，24.2%，31.0%，38.7%，50.7%），將共聚物與不同含量的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰混合制備固體聚合物電解質(zhì)。研究了PIL含量對聚合物性能、形貌以及聚電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響。50.7 mol% PIL的聚合物具有長而有序的片層結(jié)構(gòu)，其相應(yīng)的聚電解質(zhì)的電導(dǎo)率最高，在30℃和100℃時分別為7.44×10-6 S/cm和4.68×10-4 S/cm。相比低含量的

4、PIL聚電解質(zhì)，電導(dǎo)率提高了一個數(shù)量級。另外，聚電解質(zhì)分解電壓在4.2 V表明有很好的電化學(xué)穩(wěn)定性。
　　(2)為了進(jìn)一步提高聚合物的電導(dǎo)率，我們設(shè)計和合成了含苯環(huán)的降冰片烯衍生物，與咪唑離子液體功能化的降冰片烯衍生物單體共聚成嵌段共聚物(P(NPh-b-NIm-TFSI))。（PIL嵌段的摩爾百分含量分別為42.6%，55.7%，64.9%）。制備了P(NPh-b-NIm-TFSI)/LiTFSI電解質(zhì)膜和P(NPh-b-NIm