離子液體聚合物電解質(zhì)的制備及其性能研究.pdf

1、離子液體具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、無(wú)顯著蒸汽壓、無(wú)可燃性等特性。因此將離子液體作為聚合物電解質(zhì)的增塑劑，可使電池在維持較高電導(dǎo)率的同時(shí)消除當(dāng)電池在大電流密度、短路或者較高溫度環(huán)境下使用時(shí)，由于有機(jī)溶劑揮發(fā)所引起的電池殼體鼓脹、爆裂等安全隱患，顯示出離子液體聚合物電解質(zhì)作為鋰二次電池電解質(zhì)的應(yīng)用前景。 本論文分別在PVdF—HFP—LiPF6和PEO—LiTFSI體系中加入BMIMPF6制備了兩類離子液體/聚合物電解

2、質(zhì)。兩類聚合物體系中離子液體的加入都使得聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率得到顯著提高，其中含有相同量的鋰鹽和離子液體時(shí)，PEO—LiTFSI—BMIMPF6表現(xiàn)出更高的離子電導(dǎo)率。應(yīng)用發(fā)射FTIR光譜研究離子液體/聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)理，結(jié)合透射FT—IR光譜、XRD、DSC、SEM等方法探索離子電導(dǎo)增強(qiáng)的主要因素。發(fā)現(xiàn)在所制備的聚合物電解質(zhì)中，離子液體一方面起到增塑作用，改變聚合物的晶相組成，增加無(wú)定形相含量；另一方面離子液體通過與聚合物分子鏈間的

3、相互作用，從而增加自由載流子數(shù)目；此外，增塑劑離子液體在聚合物的局部區(qū)域形成富集區(qū)，即可提供離子遷移通道，加快了離子的遷移。 應(yīng)用電化學(xué)阻抗譜和電化學(xué)循環(huán)伏安掃描考察了SBA—15的加入對(duì)PEO—LiTFSI—BMIMPF6/金屬鋰電極界面性質(zhì)以及與正負(fù)極相容性的影響，比較了添加和未添加SBA—15的離子液體聚合物電解質(zhì)的充放電性能。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到加入SBA—15后，使得聚合物與鋰負(fù)極間的界面穩(wěn)定性增加，與正負(fù)極具有更好的相容性

4、，以及電池在充放電過程中表現(xiàn)出更平穩(wěn)的電壓平臺(tái)，且充放電容量也得到提高。 本論文的創(chuàng)新之處在于選擇了最為常見、易合成的BMIMPF6作為增塑劑，制備了離子液體聚合物電解質(zhì)，對(duì)其性能進(jìn)行了系統(tǒng)性得研究，使用FTIR透射光譜技術(shù)和FTIR發(fā)射光譜從分子水平上研究了這種離子液體對(duì)聚合物電解質(zhì)體系結(jié)構(gòu)的影響，為解釋聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率增強(qiáng)機(jī)制提供分子水平的的信息，為研究這類體系的研究提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和方法。本研究工作將SBA—15加入到聚合