多孔型聚合物電解質(zhì)的界面性能及其機械性能研究.pdf

1、聚合物鋰離子電池（Polymer lithium ion batteries，簡稱PLIBs）具有綠色環(huán)保和安全性能好等優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注。目前，關(guān)于PLIBs的熱點主要集中在聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率、機械性能和電化學(xué)穩(wěn)定窗口等方面，對于影響電極/聚合物電解質(zhì)（Electrode/polymer electrolyte，簡稱E/P）界面相容性的研究相對較少。E/P界面相容性對PLIBs安全性能有著重要影響，諸如電池爆炸、自燃等安全問題都和

2、其密切相關(guān)，因此研究PLIBs的E/P界面性能有著重要意義。
　　聚合物電解質(zhì)作為PLIBs的核心組成部分，也是E/P界面相容性研究的重要對象。在聚合物電解質(zhì)中，多孔型聚合物電解質(zhì)（Porous polymer electrolyte，簡稱PPE）與純固態(tài)聚合物電解質(zhì)比較電導(dǎo)率較高，與凝膠聚合物電解質(zhì)相比機械性能較好。因此，本論文優(yōu)化PPE的制備工藝，通過優(yōu)化其E/P界面相容性來減小其界面阻抗并提高機械性能，以緩和其機械性能和電導(dǎo)

3、率相容性差的難題。
　　為優(yōu)化PPE界面性能和機械性能，本論文選取了納米Al2O3、植酸（Phytic acid，簡稱PA）作為摻雜劑制備了兩種體系的多孔聚合物電解質(zhì)，并對它們的微觀結(jié)構(gòu)、機械性能、熱性能、界面性能等展開研究。本論文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）在第1章中，對PLIBs的研究背景和E/P界面形成機理及研究現(xiàn)狀進行了較為詳細的介紹。E/P界面研究現(xiàn)狀主要分為影響因素和研究方法，其中影響因素從電極材料、聚合物電解質(zhì)

4、基體、鋰鹽、增塑劑和離子液體、無機填料及其他影響因素等幾個方面進行展開介紹，研究方法主要從顯微法、交流阻抗法、譜學(xué)法、原位研究法四個方面進行說明；
　　（2）在第2章中，主要介紹本論文的實驗儀器或設(shè)備、試劑、電池組裝技術(shù)、聚合物電解質(zhì)的表征方法和技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容以及對它們測試的條件進行了說明；
　?。?）在第3章中，制備了納米Al2O3摻雜的PPE膜，并對其的制備工藝、頻率選擇、聚合物電解質(zhì)的微觀形貌、熱性能、界面性能、機械性

5、能等進行了較為詳細的研究和說明。納米Al2O3可以有效地提高PPE膜的拉伸強度、熱性能和E/P界面性能，然而卻存在著減小斷裂伸長率的不足。當納米Al2O3比重為10％時，PPE綜合性能最好，其拉伸強度和斷裂伸長率分別為3.37MPa和22.6%，且時間影響下的界面阻抗穩(wěn)定時為450Ω左右；
　?。?）在第4章中，使用PA作為交聯(lián)劑和摻雜劑來提高PPE的機械性能和界面性能，其對機械性能中的拉伸強度和斷裂伸長率能夠?qū)崿F(xiàn)同時提升作用。含

6、15wt.%PA的PPE具有最佳的綜合性能，其拉伸強度和斷裂伸長率分別為2.85MPa和45.7%，且以時間作為影響因素的界面阻抗穩(wěn)定時為560Ω左右。同時，PA在聚合物電解質(zhì)中具有造孔功能，可以通過控制PA與聚合物之間的比重來優(yōu)化聚合物電解質(zhì)膜表面和內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，該孔隙呈現(xiàn)三維橢圓形立體結(jié)構(gòu)。與第3章中使用的傳統(tǒng)方式相比，而且PA具有環(huán)境友好、生物相容性好、價格低廉、來源廣泛等優(yōu)點。因此，PA體系PPE在電動汽車上應(yīng)用具有良好的前景