P(MMA-MAh)凝胶聚合物电解质的制备及其性能

以自制的甲基丙烯酸甲酯与马来酸酐的共聚物(P(MMA-MAh))为基体,丙烯碳酸酯(PC)为增塑剂,LiClO4为锂盐,制备成凝胶聚合物电解质(GPE);采用交流阻抗法、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)对此GPE的电性能及热性能作了研究,并且研究了不同配比及温度对其离子电导率的影响.结果表明,以P(MMA-MAh)为基体的GPE与PMMA基GPE相比,共聚型P(MMA-MAh)的凝胶体系较好的成膜性和热稳定性;当共聚物含量为60%(质量分数)时,凝胶体系的玻璃化转变温度为27.28℃,质量损失为5%时热分解温度为145℃;当共聚物含量为45%(质量分数)时,凝胶聚合物电解质的综合性能较好;且共聚物P(MMA-MAh)基GPE的离子电导率与温度的关系服从Arrhenius方程.     

P(MMA-AN)的合成及其凝胶电解质的制备与性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯腈(AN)为单体,自由基引发聚合合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈)[P(MMA-AN)]无规共聚物。采用红外光谱分析及元素分析法对共聚物的结构进行了表征。然后以此P(MMA-AN)无规共聚物为基体制备共聚物含量分别为30%、40%、50%(质量分数)的凝胶聚合物电解质(GPE)。采用交流阻抗法对其电性能进行表征。结果发现当MMA与AN投料比为1:3且共聚物在凝胶聚合物电解质中质量分数为30%时,GPE体系电导率达到最大值。     

PMMA-b-PS结构及有机累托石对其凝胶聚合物电解质性能的影响

通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)合成3种嵌段比不同的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMMA-b-PS),研究其嵌段比例对凝胶聚合物电解质(GPE)电性能的影响。结果发现,以3种嵌段共聚物为基体的GPE导电性均优于纯PMMA基GPE,这可能是因为刚性链段的存在改变了凝胶体系的自由体积;当聚合物含量为40%(质量分数)时,PMMA-b-1PS基GPE的电导率最高。选择电性能较优的PM-MA-b-1PS为基体,研究有机累托石(OREC)对该凝胶电解质(NGPE)性能的影响。在保持凝胶体系固含量为40%(质量分数),OREC添加量为聚合物的3%(质量分数)时,室温下NGPE的电导率达到了3.11×10-4S/cm,约为PMMA基GPE的18倍;热失重分析表明,质量损失5%时,PMMA-b-1PS基GPE热分解温度比PMMA基GPE热分解温度高66.1℃,NGPE的热分解温度相比PMMA基GPE提高了78.0℃。     

纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题 , 以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物( PVDF2 HFP)为基体 , 通过加入高氯酸锂(LiClO 4) 、 增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯) 、 纳米二氧化硅等 , 制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质。用 X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构 , 用交流阻抗法测定其电导率 , 用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性 , 并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试。结果- 3表明 , 在 20℃ 时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达 7. 56×10 S/ cm , 该电解质在 41 6 V 以下电化学窗口稳定 , 以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能 , 说明纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用。     

纳米SiO2/LiClO4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题,以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)为基体,通过加入高氯酸锂(LiC1O4)、增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯)、纳米二氧化硅等,制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质.用X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构,用交流阻抗法测定其电导率,用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性,并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试.结果表明,在20℃时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达7.56×10-3S/cm,该电解质在4.6 V以下电化学窗口稳定,以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能,说明纳米SiO2/LiC1O4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用.     

P(MMA-VAc-LiAA)聚合物电解质的制备及表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸锂(LiAA)为单体,采用种子乳液聚合法制备了(P(MMA-VAc-LiAA)三元共聚物.利用红外光谱(FTIR),核磁共振(~1HNMR),差示扫描量热(DSC) /热重分析(TG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等方法对聚合物的结构进行了表征.将P(MMA-VAc-LiAA)与LiClO_4共混,采用流延法制备了聚合物电解质膜,用交流阻抗方法测试了电解质膜的电导率,结果表明,该聚合物电解质室温离子电导率可以达到10~(-3)S/cm.而且离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.机械性能测试结果表明,在P(MMA-VAc)的基础上,引入第三单体LiAA可以改善膜的收缩性与力学性能.     

具有三维离子迁移通道的共混凝胶聚合物电解质及其电化学性能

采用聚合诱导相分离法,通过N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))溶液中原位聚合生成聚乙烯吡咯烷酮(PVP),合成共混凝胶聚合物电解质(BGPE)。对共混聚合物膜的微观结构、形貌和结晶性能,BPGE的热稳定性及电化学性能进行了表征。在BGPE中,P(VDF-HFP)相起骨架支撑作用,PVP相则形成三维Li~+迁移通道。当P(VDF-HFP)∶NVP质量比为2∶1时,所得样品BGPE-3的室温离子电导率为0.712×10~(-3) S/cm,而且具有339℃的热分解温度和4.9 V(vs. Li~+/Li)的阳极稳定电位。研究结果表明,离子液体增塑的半互穿凝胶聚合物电解质膜可由聚合诱导相分离法简易制备,具有优异的电化学性能。     

锂离子电池用PVDF/P(MMA-co-DMAEMA)共混隔膜的制备与性能

首先合成了甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸-N,N-二甲胺乙酯的共聚物P(MMA-co-DMAE-MA),与聚偏氟乙烯(PVDF)共混经溶液相转化法制备了PVDF/P(MMA-co-DMAEMA)隔膜。研究发现,相对于纯PVDF隔膜,共混隔膜的孔隙率增加,结晶度降低,电解液吸收稳定性显著提高。共混隔膜具有"活性"隔膜的性质,隔膜-电解液组成的电解质体系表现出凝胶电解质特征,隔膜中PVDF/P(MMA-co-DMAE-MA)质量比为10/1时,隔膜吸液率在420%以上,活化后凝胶电解质膜离子电导率可达到1.8×10-3S/cm。研究结果表明,采用溶液相转化法制备PVDF/P(MMA-co-DMAEMA)共混隔膜,是一种制备凝胶锂离子电池用高性能活性隔膜的有效方法。     

凝胶聚合物电解质用于锂离子电池的研究进展

电解质在电化学储能中起着至关重要的作用。在锂离子电池(LIB)中,液体电解质(LE)在几十年的发展中表现出了优异的性能,如高的离子电导率(10^-3S/cm)和与电极良好的接触。然而,LE中的安全问题以及由枝晶生长引起的性能退化严重阻碍了LIB的实际应用。因此,聚合物电解质(PE)有望取代LE。固体聚合物电解质(SPE)虽然有很好的安全性和机械性能,但其受温度限制,离子电导率较低,且与电极接触较差,电池循环性较差。凝胶聚合物电解质(GPE)结合两者的优点,被认为是现有有机液体电解质的有效替代品,它可以用来制造更安全的锂电池。对现有聚合物基体的交联、共聚和混合改性——能够提高电解质的电化学性能的方法进行了综述。同时也对GPE在LIB中的最新研究进展进行了综述,并介绍了新型生物基凝胶电解质基体。最后,展望了制造性能优异的基于GPEs的LIB电池面临的挑战和发展方向。     

锂盐对交联PPCMA聚合物电解质性能的影响

以二氧化碳(CO2)、环氧丙烷(PO)和马来酸酐(MA)三元共聚反应合成聚甲基乙撑碳酸酯马来酸酐(PPCMA),再经交联和浸渍电解液活化,制备了性能优良的PPCMA凝胶聚合物电解质。研究发现,随着交联剂过氧化二异丙苯(DCP)的增加,交联PPCMA的玻璃化转变温度升高,热稳定性增强,PPCMA凝胶聚合物电解质的离子电导率先增加后减小,当DCP用量为1.2%、LiClO4浓度为1.1mol/dm3、LiBOB质量分数为1.3%时,PPCMA凝胶聚合物电解质的室温离子电导率达到最大值1.47×10-2S/cm。Li/PPCMAGPE/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2聚合物锂离子电池的首次放电容量为115.3mAh/g。     

PVA-KOH-H_2O碱性凝胶聚合物电解质的制备与表征

应用溶解-铸膜法制备聚乙烯醇(PVA)-KOH-H2O碱性凝胶聚合物电解质膜。用交流阻抗测试电解质膜离子电导率,结果表明随KOH含量增加,电解质膜的电导率先增后减,当m(PVA):m(KOH)=3:4.5时(质量比,下同),室温电导率达到最大值,为4.63×10-2S/cm。聚合物电解质膜的电导率随温度的变化基本符合Arrhenius方程。加入KOH后,PVA结构从晶态向非晶态转变,结晶度降低,热稳定性提高。循环伏安和DSC热分析显示该聚合物电解质膜具有很好的电化学稳定性和热稳定性。有望应用于碱性二次电池。     

后处理工艺对POSS-PMMA_8改性凝胶聚合物电解质性能的影响

为解决凝胶聚合物电解质(GPE)的离子电导率低、力学性能差等问题,通过静电纺丝制备星型笼型低聚倍半硅氧烷-聚甲基丙烯酸甲酯(POSS-PMMA_8)改性聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯腈-聚偏氟乙烯(PMMA-PANPVDF)得到聚合物纺丝薄膜(POSS-PMMA_8/PMMA-PAN-PVDF)M1,将聚合物纺丝薄膜M1在120℃热处理得到聚合物纺丝薄膜M2,或热压并预氧化处理得到聚合物纺丝薄膜M3,将其浸泡于电解液中活化得到POSS-PMMA_8/PMMA-PAN-PVDF的GPE。对不同状态聚合物纺丝薄膜M1、M2、M3的形貌、孔隙率、吸液率、力学性能及其GPE的电导率和电化学稳定窗口进行测试。结果发现,相比于M1,M2的拉伸强度及GPE的电导率分别提高9.2%及181.1%,电化学窗口增至5.3 V;而M3的拉伸强度和GPE电导率分别较M1增加193.7%、20.2%,电化学窗口增至5.5V。     

高离子电导率聚离子液体基自修复固态电解质的制备EI北大核心CSCD

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法成功合成了高分子量、窄分布的聚[1-(4-乙烯基苄基)-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺](P[VBMIM][TFSI]),并将其与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)共混,通过溶液浇筑法制备了固态聚合物电解质(SPEs)。首先通过力学性能、流变学、热分析和电化学测试研究了P[VBMIM][TFSI]本体结构与性能的关系。随相对分子质量增加,P[VBMIM][TFSI]缠结程度逐渐加深,拉伸强度大幅度提升,而离子电导率与热降解温度变化不大。进一步对固态聚合物电解质进行更深入的电化学测试和分析。结果表明,SPEs在30℃时离子电导率最高可达到4.06×10^(-4) S/cm,锂离子迁移数为0.34,电化学窗口达到了4.5V。通过光学显微镜观察其自修复性,SPEs在室温时20min便可平复表面划痕,且具备良好的弹性,可以在5min内几乎完全回复拉伸长度。     

N-乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯磺酸钠共聚物凝胶电解质的合成及性能研究

以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过自由基水溶液聚合制备NVP与SSS共聚物P(NVP-co-SSS)凝胶电解质。研究了温度、引发剂和交联剂用量对聚合物凝胶电解质吸水性能及电导率的影响。结果表明:温度为70℃、引发剂用量为1.5%(wt,质量分数,下同)、交联剂用量为1.0%时,其吸水率为18.57g/g、电导率最大为(3.58×10-3)S/cm。对其热性能及机械性能的研究均表明其可以满足作为超级电容器聚电解质的使用要求。     

热致相分离法（TIPS）制备PVDF聚合物电解质多孔骨架

凝胶聚合物锂离子电池的关键技术之一是制备聚合物电解质，要求聚合物电解质具有高的离子传导率、适宜的机械强度、柔韧性、孔结构和电化学稳定性等,利用三乙酸甘油酯（GT）作为稀释剂，通过热致相分离（TIPS）法制备了PVDF多孔骨架，然后将多孔膜浸入LiPF6EC／DMC／EMC电解液中通过凝胶相转变制得PVDF凝胶电解质．分析研究了冷却条件与聚合物浓度对多孔膜结构以及性能的影响，发现在15℃冷却浴下PVDF浓度为30％的多孔膜具有较好的吸液率和力学性能，由此制得的凝胶聚合物电解质的电导率为1．21mS／cm。     

层状双金属氢氧化物复合改性聚偏氟乙烯凝胶电解质研究

采用共沉淀法制备了十二烷基硫酸根插层的层状双金属氢氧化物(DS-LDH),并与聚偏氟乙烯(PVDF)基质子交换和锂离子传导凝胶电解质复合.研究了DS-LDH在PVDF凝胶电解质中的分散及其对电导率的影响.发现DS-LDH基本以剥离、纳米尺度分散在PVDF电解质中.质子交换和锂离子传导电解质膜的电导率均随DS-LDH含量的增加先增加,当DS-LDH质量分率分别为7.4%和5.66%(基于PVDF质量)时,电导率达到最大值.未改性和复合PVDF基锂离子电解质的电导率均随温度的增加而增加,并都符合Vogel-Tamman-Fulcher方程.     

锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质既具有固态聚合物电解质良好的力学加工性能和安全性能,又具有传统液态电解质较高的室温离子电导率。但凝胶聚合物电解质由于室温离子电导率低、力学强度较差的缺点限制了其在锂离子电池上的应用。结合目前研究的最新进展,本文针对几种常用凝胶聚合物电解质体系聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚乙烯醇缩醛进行了综述,对其制备方法以及通过聚合物调控、加入无机填料和复合离子液体进行改性处理做了较全面的介绍,并探讨了凝胶聚合物电解质的应用前景。     

聚(二甲基丙烯酸多缩乙二醇酯-甲基丙烯酸锂)固体电解质研究

以聚乙二醇(PEG)为原料,在PEG端基引入双键,合成了制备聚合物固体电解质的基体材料单体——二甲基丙烯酸多缩乙二醇酯(MEO_nM)。并研究了MEO_nM与甲基丙烯酸锂(MALi)的共聚、成膜反应,制备了单离子导电的共聚物薄膜。该薄膜既具有良好的导电性又具有良好的力学性能。其最高室温电导率可达10~(-6)Scm~(-1),100℃时可达10~(-4)Scm~(-1);而且在直流电压连续作用下,电导率-时间稳定性好,是理想的聚合物电解质材料。本文还研究了影响共聚物薄膜导电性和成膜性的因素。并采用DSC、X射线衍射等分析手段对共聚物的结构和形态进行了研究。     

离子液体/极性聚合物固态电解质的研究

使用一种离子液体[1-乙基-3-甲基咪唑金翁四氟硼酸盐(EM IBF4)]掺杂极性聚合物-偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)],制备了固态聚合物电解质,其热分解温度达到273℃,30℃的离子电导率达到1-0 4S/cm数量级,对铝集流体具有较好的电化学稳定性。     

聚氨酯/SiO_2复合凝胶聚合物电解质的制备与性能EI北大核心CSCD

将聚氨酯(PU)与纳米SiO_2复合,采用相转移法制备了不同SiO_2含量的PU/SiO_2复合凝胶聚合物电解质。材料微观结构、热性能和电化学性能等测试结果表明,相转移法得到了多孔结构的聚合物膜,SiO_2颗粒较均匀地分散于PU基体中;随着SiO_2含量逐渐增加,电解质的吸液率和拉伸强度呈先上升后下降的趋势;差示扫描量热分析和热重分析测试结果表明,复合多孔电解质膜的玻璃化转变温度和热分解温度较纯PU有明显提高;SiO_2质量分数为5%时制备的PU/SiO_2复合多孔凝胶聚合物电解质综合性能最优,吸液率为163%,拉伸强度为5.45 MPa,5%分解温度高达324℃,20℃时离子电导率为3.02×10-3S/cm,电化学稳定窗口为5.32 V,显示了较好的应用前景。