【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)以及電子制造業(yè)的高速發(fā)展,人們對鋰二次電池等電化學(xué)器件的要求也越來越高。傳統(tǒng)的電化學(xué)器件主要是以液態(tài)的有機(jī)碳酸酯類作為電解質(zhì),該種電解液具有易泄露、易燃燒、易爆炸和電池易老化鼓包等問題,并在安全性、產(chǎn)品容量和循環(huán)壽命等方面都存在著不可克服的缺點(diǎn)。聚合物固態(tài)電解質(zhì)由于不存在有機(jī)電解液中出現(xiàn)的上述問題,近年來受到研究者的廣泛關(guān)注,并逐漸發(fā)展成為行業(yè)的趨勢。但是,聚合物固態(tài)電解質(zhì)目前普遍存在離子電導(dǎo)率較低,遠(yuǎn)低于10-3 S/cm,以及電化學(xué)穩(wěn)定窗口小等問題,因此目前聚合物電解質(zhì)還未能進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)推廣。針對聚合物固態(tài)電解質(zhì)目前普遍存在的離子電導(dǎo)率較低的現(xiàn)狀,提出采用新型聚合物離子液體(PDADMTFSI)作為聚合物電解質(zhì)薄膜的基體。通過在聚合物基體中加入不同含量的Li TFSI鹽制備出全固態(tài)聚合物電解質(zhì)薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)Li TFSI鹽含量從0%,5%,10%,15%,20%增加時,聚合物電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率呈數(shù)量級增加。并且當(dāng)Li TFSI含量為20%時,聚合物電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率達(dá)到最大值,為1.33×10-3 S/cm,此時該聚合物電解質(zhì)薄膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到6 V。針對全固態(tài)聚合物電解質(zhì)薄膜的離子導(dǎo)電性能仍然較低且柔性較差,提出采用與聚合物基體陰離子相同的EMITFSI離子液體作為全固態(tài)聚合物電解質(zhì)薄膜的增塑劑。增塑劑的加入能夠改變聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得聚合物電解質(zhì)薄膜內(nèi)部更加酥松,更易于離子的遷移。離子液體由于其自身是室溫熔融鹽,容易浸漬在聚合物基體酥松的結(jié)構(gòu)中,加上離子液體自身具有良好的導(dǎo)電性,因此離子液體的加入能夠提高聚合物電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率。由于鋰離子聚合物電解質(zhì)薄膜普遍存在電導(dǎo)率性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象,因此本實(shí)驗(yàn)中采用0%EMITFSI(即20%Li TFSI)聚合物電解質(zhì)薄膜作為實(shí)驗(yàn)的對照,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)EMITFSI含量為30%時,聚合物電解薄膜的離子電導(dǎo)率比0%EMITFSI的增加了10倍,并且當(dāng)離子液體含量繼續(xù)增加到40%和50%時,聚合物電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率繼續(xù)增加,阻抗譜高頻區(qū)半圓形消失,低頻區(qū)顯示為一條直線。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2;O645.1
【圖文】：

體（IL）是具有低熔點(diǎn)（<100°C）的有機(jī)鹽，是完全由的低熔點(diǎn)鹽類物質(zhì)，又稱室溫熔融鹽[10,11]。 離子液，由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃、不蒸發(fā)、熱穩(wěn)定性點(diǎn)[12,13]，正廣泛地被研究。離子液體作為一種室溫液泛用在催化、電化學(xué)、分析化學(xué)以及有機(jī)合成等方面保溶材料和柔性材料的應(yīng)用方面，由于其獨(dú)特的物理的廣泛關(guān)注[14,15]。離子液體還具有較寬的溫度范圍）[16]，可用于改善聚合物電解質(zhì)薄膜的電化學(xué)性能，中以雙三氟甲基磺酰亞胺根（TFSI-）作為陰離子的akoto Ue 等[18]制備了 1-丁基-3-甲基咪唑（EMIF）2. 時獲得了 3×10-4S/cm 的高離子電導(dǎo)率；R.-S. Kühn-丙基吡咯雙三氟甲基磺酰亞胺（PYR14TFSI）與有機(jī) 40°C 下測得其電導(dǎo)率為 5×10-4S/cm。

極界面的穩(wěn)定兼容性等問題[31]。物固態(tài)電解質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)是聚合物鋰離子電池等電化學(xué)離子器件的組極之間起著輸送離子以及充當(dāng)隔膜的作用，在一定程度質(zhì)的好壞是獲得高比能量和功率密度、長循環(huán)壽命和優(yōu)二次電池的關(guān)鍵。圖 1-2 所示是聚合物固態(tài)電解質(zhì)體系示意圖。綜合現(xiàn)在的研究來看，聚合物固態(tài)電解質(zhì)目前高聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定窗口等性能的科學(xué)家、學(xué)者們都對聚合物電解質(zhì)進(jìn)行了大量研究。日本相比，我國研究者對聚合物電解質(zhì)的研發(fā)開始的比入也比較少[21]。近幾年來，隨著對聚合物電解質(zhì)薄膜的設(shè)備逐漸改善等因素，我國在聚合物電解質(zhì)薄膜的制備并取得了較為不錯的成果[32]。然而從總體上看，國內(nèi)對研究還只是小范圍的水平的研究，還沒有涉及到聚合物題，與國外相比仍然有較大的差距[33]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2722278