复合凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能

以偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物为基体,通过与聚甲基丙烯酸甲酯共混,加入导电盐LiPFs、增塑剂聚乙烯吡咯烷酮,制备了高电导率的复合凝胶聚合物电解质（CGPE）。用红外光谱测试了聚合物电解质膜的结构,用交流阻抗法测试了CGPE的导电性能,用线性扫描伏安法研究了它的电化学稳定性。测试了以CGPE为电解质制备的锂离子电池的充放电性能。结果表明,当聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）质量分数为20％时,CGPE电导率大于10^-3s／cm,在4．65V电化学窗口以下稳定。以磷酸亚铁锂为正极时,在0．1C和0．2C倍率下放电时,聚合物电解质电池的首次放电容量分别为138mAh／g和98．3mAh／g。     

Review: Natural Polymer Electrolytes for Lithium Ion Batteries

综述：可用于锂电池的天然高分子电解质研究

付雪薇¹,王宇¹, Louis Scudiero²,仲伟虹¹

(1.华盛顿州立大学 机械与材料工程系, 普尔曼 99164, 美国;

2.华盛顿州立大学 化学系,普尔曼 99164, 美国)

中文说明:

1）聚合物电解质是制备安全的高性能全固态锂电池的关键组成部分,天然高分子聚合物具有“绿色”环保、多功能性、易得性等优势,是很有前景的聚合物电解质材料。

2）提高聚合物电解质的导离子率以及维持较好的力学性能是发展聚合物电解质的关键技术,而天然高分子聚合物通常具有独特的化学结构和丰富的官能团,因此具有很大的潜力。

3）天然高分子聚合物在聚合物电解质领域的应用很丰富,例如作为固态/凝胶电解质基体,高性能电解质填料以及支撑材料用以提高传统聚合物电解质的力学性能等。

关键词: 聚合物电解质;天然高分子聚合物电解质;锂离子电池

     

复合型无机高分子絮凝剂PAFSC的制备

为了给自来水厂提供更为有效和价廉的絮凝产品,研究了复合型无机高分子絮凝剂聚硅氯化铝铁(PAFSC)的制备方法和条件。根据聚硅酸加入量的多少,将采用共聚法制备的聚硅氯化铝铁(PAFSC)编号为1#制剂、2#制剂、3#制剂,将采用复合法制备的聚硅氯化铝铁(PAFSC)编号为4#制剂,将采用共聚法制备的聚硅氯化铝(PASC)编号为5#制剂。在相同的实验条件下,分别考察1#制剂、2#制剂、3#制剂、4#制剂、5#制剂对自来水的絮凝效果。研究结果表明:加入PAFSC与加入聚合氯化铝(PAC)相比,形成矾花所需的时间短,形成的矾花颗粒大、易于下沉,单耗较低;并且2#制剂的絮凝效果更为优越。     

聚乙烯醇/聚丙烯酸凝胶聚合物电解质的研究

以丙烯酸、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺等为原料,采用水溶液聚合法制备聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝胶聚合物基质,与6 mol/LKOH溶液制成吸液率约为173%凝胶聚合物电解质,产物在室温时电导率可达567.3 ms.cm-1。并且讨论了聚乙烯醇/聚丙烯酸凝胶聚合物电解质的导电机理及凝胶聚合物吸液率与电导率的关系。     

无机聚合物混凝土-钢筋拉拔试验研究

为了研究无机聚合物混凝土与钢筋间的粘结性能,制作强度等级为C40的两组6个无机聚合物混凝土(IPC)-钢筋拉拔试件,并对其进行拔出试验,其极限拔出荷载均比文献同类普通混凝土-钢筋拉拔试验极限荷载大,表明无机聚合物混凝土和钢筋之间的粘结性能要优于普通混凝土。通过对无机聚合物混凝土-光圆钢筋试验拉拔荷载位移曲线的分析将其破坏过程分为微滑移阶段、滑移阶段、下降段和残余段4个阶段。对试验拉拔过程中粘结应力的分析发现平均粘结应力与锚固深度无关,主要与钢筋表面和混凝土间摩擦力有关,光圆钢的τ-x分布曲线显示粘结应力最大的区域出现在距锚固端20～40mm处。     

锂离子电池用磷腈类聚合物电解质的制备与性能

采用六氯环三磷腈高温开环聚合方法制备了聚二氯磷腈,然后采用醇钠法,取代聚二氯磷腈的氯,制备了聚二（二乙二醇单甲醚）磷腈（MEEP）,探索出了较佳的合成工艺,采用FT-IR、31P-NMR、13C-NMR、质谱对其进行了结构表征和分析。结果表明,所制备的磷腈聚合物确实为MEEP。采用自制的MEEP,与三氟甲基磺酸锂（LiCF3SO3）盐进行复配,制备了锂离子电池用聚合物固体电解质,对其热稳定性、导电性进行了测试,其开始分解温度在200℃以上,室温电导率达到了1.187×10-4S/cm（25℃）,具有较佳的导电性和热稳定性,可用于锂离子电池的电解质。     

表界面现象和双电层模型在高分子膜上的应用

介绍了表界面现象和双电层模型在高分子膜上的应用以及膜动现象的研究现状．     

PVDF-HFP基复合微孔聚合物电解质膜的制备与改性

为了提高聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基电解质的离子电导率和机械强度,采用倒相法,制备出复合聚偏氟乙烯-六氟丙烯基电解质PVDF-HFP-Si O2.复合电解质的形貌、结构和电化学性能分别用SEM、XRD和交流阻抗法进行了表征.结果表明:纳米Si O2的加入增强了聚合物的拉伸强度,同时有效降低了聚合物的结晶度.PVDF-HFP-Si O2分解电压为5.1V,离子迁移数为0.81,聚合物电解质的电导率(25℃)为4.84×10-3S·cm-1.     

碳酸乙烯酯(EC)增塑聚合物电解质电导率研究

采用差示扫描量热法（DSC）和交流阻抗方法对EC增塑的（PEO）16－LiClO4聚电解质进行了研究，结果表明，（PEO）16LiClO4/EC体系的玻璃化转变温度（Tg)及PEO的结晶度（Xc)降低，电导率（δ）增加，且δ与温度（T）的关系符合Arrhenius行为，另外还提出了离子导电聚电解质／不锈钢（SS）这种结构的界面双层结构和交流阻抗谱图的模拟等效电路，所提出的模型等效电路能较好地模拟实验数据，具有一定的普适性。     

碳酸亚乙烯酯对聚合物锂离子电池的影响

研究了碳酸亚乙烯酯(VC)作为添加剂对聚合物锂离子电池性能的影响.发现聚合物锂离子电池有机电解液中加VC以后,降低了电池的内阻,提高了循环性能与高低温放电性能.循环伏安的测试结果表明,VC加入以后,电位在-1.5~-2.0 V出现了一个可逆峰,使得电池的初期不可逆容量降低.交流阻抗测试结果证明,VC的加入降低了碳电极界面电阻、电荷传递反应电阻以及溶液扩散电阻,使锂离子的迁移变得容易;同时提高了SEI膜的致密性,从而改善了电池的性能.     

聚合膜/无机膜异质结电致发光机理研究

针对聚合物电致发光材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状，采用无机电子型半导体材料ZnO:Zn与空穴型聚合物材料PDDOPV[poly(2,5-bis(dodecyloxy)-phenylenevinylene)]成功制备了结构为ITO／PDDOPV／ZnO：Zn/Al的异质结双层器件，异质结器件的发光效率与单层器件P的发光效率的比值在电压为8V时达到最高值38.6倍，此时异质结器件的亮度是器件P的19.4倍，异质结的电流是单层器件的0.5倍。结果表明，ZnO:Zn薄膜的插入，确实能够起到输运电子和阻挡空穴从而降低器件电流水平，提高器件发光效率的作用，而且，聚合物膜／无机膜异质结器件的发光颜色是随着电压的增加而蓝移的。研究认为有可能是形成了新的发光基团。     

无机纳米粒子/聚合物复合材料研究进展

综述了无机纳米粒子 /聚合物复合材料的制备方法 ,纳米粒子的表面改性处理 ;着重介绍了纳米粒子在改进聚合物力学、热学、电性能、光学性能等方面的应用。     

无机高分子絮凝剂处理利福平SV钠药渣回收粗蛋白

研究了PAC、PFS、PAFS三种无机高分子絮凝剂脱水处理利福平SV钠药工艺条件，使机械脱水率由30％提高到68％左右，COD值由每升九万多毫克降至每升三万毫克左右。     

聚乙二醇/SiO2固体电解质膜的制备与表征

溶胶-凝胶法制备了有机／无机杂化固体电解质膜。用扫描电镜、热重等测试手段对其进行表征。结果表明，正硅酸乙酯水解速率的快慢会影响膜的微观结构。无机SiO2粒子提高了固体电解质膜的耐热性能。离子电导率随着温度的升高而增加，温度升至403．15K时达到最大值；继续升高温度，离子电导率下降。     

高压静电纺丝法制备偏氟乙烯聚合物无纺布膜的研究

以高压静电纺丝法制备了具有微孔结构的偏氟乙烯系聚合物无纺布膜,并通过扫描电子显微镜对其微观结构进行了观测,研究了纺丝液的流量和纺丝电压对纤维直径和无纺布网孔直径的影响、扫描电子显微镜的观测结果表明,PVDF无纺布膜纤维的直径分布在30-400nm之间,纤维较细且分布较宽,网孔直径分布在0．5-1μm之间;P(VDF—HFP)无纺布膜的纤维直径分布在300-500nm之间,纤维较粗,分布较均匀,网孔直径分布在2—6μm之间．纤维直径及无纺布网孔直径均随纺丝液流量的增加而增加,随纺丝电压的增加而减小．当纺丝液溶剂为高沸点溶剂时,纤维间易产生搭接,导致无纺布网孔直径减小。     

高吸水性树脂在不同电解质溶液中的吸液率

研究了聚丙烯酸盐及丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚物高吸水性树脂在几种电解质溶液(NaCl,NH4Cl,KCl,CaCl2,BaCl2,CuCl2)中的吸液率.结果表明,吸水树脂的吸液率随NaCl水溶液浓度变化呈幂函数规律;正离子价数相同时,不同电解质对高吸水性树脂吸液率有不同影响,但比离子价数的影响小得多.     

PEO基聚合物固体电解质的键合性能

为了促进微机电系统封装技术的发展, 设计了应用聚氧化乙烯 (polyethylene oxide, PEO) 作为主体材料, 通过掺杂不同的锂盐获得聚合物固体电解质用于阳极键合进行封装.阳极键合对材料的要求主要是具有离子导电性, 因此采用X射线小角衍射 (small-angle X-ray scattering, SAXS) 和傅里叶红外光谱 (Fouriex transform infrared radiation spectroscopy, FTIR) 对设计的高分子固体电解质的导电机理进行分析.研究结果表明:LiClO₄的离解能更小;锂离子的迁移数更多;随着其质量分数的增加, 电导率更高;通过键合结果发现, PEO-LiClO₄和金属铝键合界面过渡层的产生是两者得以焊合的关键.     

Synthesis of Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites using glucose as carbon source

Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites were synthesized by using glucose as carbon source. The samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical measurements. All Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites are of the similar crystal structure. With increasing the carbon content in the range of 5%-20% (mass fraction), the diffraction peaks in XRD patterns broaden and the particle sizes and the tap density of samples decrease. The Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites with carbon content of 14.12% show excellent the capacity retention remains 92.2% after 30 cycles.     

脉冲N离子束轰击对TiAlN膜层显微硬度影响的研究

采用俄罗斯UVN 0.5D2I脉冲离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层。研究了膜层沉积之前N离子束轰击基材以及膜层沉积过程中N离子束辅助轰击对TiAlN膜层显微硬度的影响。结果表明:膜层沉积之前,N离子轰击得到高度洁净的表面,使基材的显微硬度由原来的900HV0.01提高到1230HV0.01。膜层沉积过程中,脉冲N离子束轰击,消除了膜层中的硬度"软点"及阴影效应,增加(Ti,Al)N相的含量,膜层的内部产生了压应力,这些因素显著提高了膜层的硬度,膜层的最高硬度为2530HV0.01。但轰击能量不能过高,否则会降低膜层的显微硬度。     

无机微粒表面接枝聚合物的研究进展

概述了无机微粒表面接枝聚合物的基本原理与方法,分析与评价了各种表面接枝方法的特点与发展状况,综述了有机/无机杂化微粒的各种应用,着重介绍了原子转移自由基聚合(ATRP)表面接枝法.研究结果表明,ATRP表面接枝法极具发展潜力,经表面接枝聚合物的无机微粒在各种高科技领域将具有重要的应用前景.