新型復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)制備、表征和界面性質(zhì)研究.pdf

1、固態(tài)聚合物電解質(zhì)(Solid-statePolymerElectrolyte，SPE)方面的研究主要包括兩方面：第一，在保持SPE機械強度的前提下提高其室溫離子遷移性(包括離子電導率和鋰離子遷移數(shù))并研究SPE離子導電機理；第二，改善SPE與電極的界面相容性，即在降低電極與SPE初始界面阻抗的同時增強其界面穩(wěn)定性。 本論文以表面經(jīng)甲基修飾的介孔分子篩SBA-15(mSBA-15)為無機填料，聚氧化乙烯(PEO)為聚合物基體，Li

2、X為鋰鹽制備復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)(CompositeSolid-statePolymerElectrolyte，CSPE)。當向PEO基SPE中添加不同含量的mSBA-15時，實驗結(jié)果表明含5％mSBA-15的CSPE室溫下的離子電導率最高(1.87×10-6S/cm)。摻雜mSBA-15的CSPE表現(xiàn)出比PEO10-LiClO4更高的電化學穩(wěn)定窗口(＞5V)。SEM的實驗結(jié)果表明表面未經(jīng)修飾的SBA-15由于其表面含有大量的-OH，這

3、些基團之間形成氫鍵，從而團聚在一起，這種聚集體在PEO溶膠中不易分散，容易以更大體積團聚體的形式存在于聚合物鏈之間，因而降低了其導電增強的效果。本文首次使用發(fā)射FT-IR光譜技術(shù)研究CSPE離子導電機理，并結(jié)合FT-IR透射光譜技術(shù)、XRD、DSC、SEM等實驗技術(shù)手段探索影響CSPE離子導電增強的三個主要因素：(a)聚合物基體的結(jié)晶狀況；(b)路易斯酸堿相互作用；(c)有機-無機相界區(qū)。 采用電化學交流阻抗的方法研究了金屬鋰電

4、極/SPE界面阻抗性質(zhì)，并使用首次極化的方法研究了SPE/LiCoO2正極界面性質(zhì)。研究結(jié)果表明，加入mSBA-15后，CSPE的本體電阻、CSPE/LiCoO2正極界面阻抗隨著極化的進行較之未摻雜的SPE膜均呈平穩(wěn)變化趨勢。 本論文的創(chuàng)新之處：(1)選擇了具有高比表面積、表面易于改性、三維孔道結(jié)構(gòu)的介孔分子篩SBA-15作為CSPE的無機填料并對其表面進行修飾，增強了無機填料與聚合物基體的相容性，另外，裹攜著Li+的PEO片斷