多孔型聚合物電解質(zhì)的制備與表征.pdf

1、凝膠聚合物鋰離子電池不僅具有液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)良性能，而且由于電池中不存在游離的電解液，不但改善了液態(tài)鋰離子電池可能出現(xiàn)的漏液、爆炸等問題，外形設(shè)計也更加靈活方便，無需金屬外殼包裝。目前凝膠聚合物電解質(zhì)(GSPE)的室溫離子電導(dǎo)率可達10-3S·cm-1數(shù)量級，已經(jīng)能基本滿足應(yīng)用的要求，但相比液態(tài)電解液的電導(dǎo)率(10-2 S·cm-1)，GSPE的電導(dǎo)率仍然偏低，使得凝膠聚合物鋰離子電池的高充放電速率和低溫性能都大大的降低。而且目前GS

2、PE的整個制備工藝過程對水分的要求很高，造成設(shè)備投資大、成本高，廢棄溶劑處理困難，不利于占大多數(shù)的液態(tài)鋰離子電池廠家轉(zhuǎn)型生產(chǎn)凝膠聚合物鋰離子電池。 本論文正是從目前凝膠聚合物鋰離子電池存在的這些問題出發(fā)，采用簡單的相轉(zhuǎn)變方法制備多孔型聚合物電解質(zhì)(PSPE)工藝，并對制備條件進行了優(yōu)化，制備了性能良好的多孔型聚合物電解質(zhì)。本文制備了三種不同的多孔型聚合物電解質(zhì)基體，并通過浸泡電解液制備成多孔型聚合物電解質(zhì)，研究了它們的微觀形態(tài)、

3、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)性能以及離子導(dǎo)電性。 1.通過簡單的相轉(zhuǎn)變技術(shù)制備出聚偏氟乙烯與聚氧化乙烯的共混體系，隨著PEO含量的增加基體的微孔結(jié)構(gòu)能夠得到極大地改善，從而大幅度提高PVDF-PEO多孔型聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率。通過孔隙率測試、SEM、TG對多孔型聚合物電解質(zhì)基體的微孔結(jié)構(gòu)以及熱性能進行分析。最后將多孔型聚合物電解質(zhì)基體浸入電解液中，得到多孔型聚合物電解質(zhì)，并進行電化學(xué)性能測試。制備過程中以DMF為溶劑時，在PEO含量

4、為0.5時PVDF-PEO多孔型聚合物電解質(zhì)基體孔隙率最高可達90％左右，室溫離子電導(dǎo)率可達3.10×10-3 S·cm-1，其安全電化學(xué)穩(wěn)定性窗口為5.5V：制備過程中以NMP為溶劑時在PEO含量為0.5時PVDF-PEO多孔型聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率可達6.1×10-4S·cm-1。 2.首先，采用了化學(xué)聚合法合成了摻雜態(tài)聚苯胺PANI(ES)以及本征態(tài)聚苯胺PANI(EB)。其次，采用相轉(zhuǎn)化法制備PVDF-PANI(ES

5、)以及PVDF-PANI(EB)多孔型聚合物電解質(zhì)基體，并通過孔隙率測試、三維視頻顯微鏡、TG對多孔型聚合物電解質(zhì)基體的微孔結(jié)構(gòu)以及熱性能進行分析。最后將多孔型聚合物電解質(zhì)基體浸入電解液中，得到多孔型聚合物電解質(zhì)，并進行電化學(xué)性能測試。PVDF-PANI(ES)多孔型聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率達7.87×10-4S·cm-1，其安全電化學(xué)穩(wěn)定性窗口為3.5V。通過對PVDF-PANI(ES)以及PVDF-PANI(EB)多孔型聚合物電解

6、質(zhì)性能的對比發(fā)現(xiàn)PANI(ES)在體系中能夠形成一種特殊的帶有負電的傳輸通道，從而大大提高了電解液中鋰離子的傳輸速度，從而改善了多孔型聚合物電解質(zhì)的鋰離子傳輸性能。 3.利用摻雜態(tài)聚苯胺PANI(ES)在多孔型聚合物電解質(zhì)中能夠形成特殊的帶有負電的傳輸通道的特性，本文采用相轉(zhuǎn)變方法，制備過程中以NMP為溶劑，制備了PVDF-PEO-PANI(ES)多孔型離子.電子混合導(dǎo)體，并通過孔隙率測試、三維視頻顯微鏡、TG對多孔型基體的微孔