本文關(guān)鍵詞：埃洛石納米管摻雜的聚醚酰亞胺基凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池電解質(zhì)按照形態(tài)可分為液體電解質(zhì)、全固態(tài)聚合物電解質(zhì)以及凝膠聚合物電解質(zhì)。液體電解質(zhì)雖然導(dǎo)電性能好,但是容易發(fā)生泄露,在實(shí)際應(yīng)用中存在安全隱患,而全固態(tài)聚合物電解質(zhì)雖然不存在電解液的泄露,安全性提高,但是其室溫離子電導(dǎo)率較低,難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。凝膠聚合物電解質(zhì)的形態(tài)介于液體電解質(zhì)及全固態(tài)電解質(zhì)之間,既緩解了液體電解質(zhì)易泄露的安全隱患,又為離子的傳輸提供了類似液體電解質(zhì)的液體環(huán)境,可大大提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,因而在鋰電池中有很好的發(fā)展及應(yīng)用前景。聚醚酰亞胺(PEI)具有很強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、很好的韌性、強(qiáng)度和優(yōu)良的機(jī)械性能,將PEI作為凝膠電解質(zhì)骨架材料的聚合物基體,可以起到很好的支撐作用。埃洛石(HNTs)是一種天然的粘土質(zhì)硅酸鹽礦物,結(jié)構(gòu)為直的中空管狀結(jié)構(gòu),同時(shí)表面含有大量的硅羥基,將其添加到聚合物電解質(zhì)中可以為離子的傳輸提供更多的通道。本課題首先對(duì)HNTs進(jìn)行表面有機(jī)改性。采用離子交換法,以十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)作為表面活性劑,在HNTs的表面接枝上一層有機(jī)長鏈,旨在改善HNTs與聚合物基體及有機(jī)溶劑間的相容性。通過高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、熱失重分析(TGA)、比表面積及管徑測試等手段的分析,驗(yàn)證了HNTs的改性成功。在PEI聚合物基體中加入不同含量改性前后的HNTs,通過靜電紡絲法制備納米纖維膜,并以此作為凝膠電解質(zhì)的骨架材料。再將該骨架材料浸潤到電解液中,吸收電解液達(dá)到飽和狀態(tài),活化成凝膠聚合物電解質(zhì)。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等表征手段,觀察了納米纖維膜的微觀形貌以及纖維的直徑分布,發(fā)現(xiàn)纖維表面光滑,結(jié)構(gòu)均勻,HNTs的加入使得纖維膜的平均纖維直徑降低。骨架材料的基本結(jié)構(gòu)測試表明本實(shí)驗(yàn)所制得的納米纖維膜具有很高的孔隙率、飽和吸液率以及保液率。將該凝膠電解質(zhì)組裝成各種形式的扣式電池,測試電解質(zhì)的電化學(xué)性能。結(jié)果表明,與商業(yè)化Celgard 2500隔膜相比,本實(shí)驗(yàn)所制備的凝膠電解質(zhì)具有更優(yōu)越的電化學(xué)性能,特別是含有1wt%有機(jī)改性HNTs的PEI基凝膠電解質(zhì),性能得到了顯著的提升,其中,離子電導(dǎo)率達(dá)到了5.45×10-3S·cm-1,鋰離子遷移數(shù)達(dá)到0.675,而組裝成電池后測得的界面阻抗值只有90Ω,且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能。
【關(guān)鍵詞】：凝膠聚合物電解質(zhì) 納米纖維膜 有機(jī)化改性 聚醚酰亞胺 埃洛石納米管 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631;TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-34
• 1.1 聚合物電解質(zhì)16-20
• 1.1.1 鋰離子電池概述16-17
• 1.1.2 鋰離子電池工作原理17-18
• 1.1.3 聚合物電解質(zhì)概述18-19
• 1.1.4 聚合物電解質(zhì)的基體材料19-20
• 1.1.5 摻雜納米填料的凝膠聚合物電解質(zhì)20
• 1.2 靜電紡絲20-24
• 1.2.1 靜電紡絲概述21
• 1.2.2 靜電紡絲原理及裝置21-23
• 1.2.3 靜電紡絲的應(yīng)用及發(fā)展前景23-24
• 1.3 聚醚酰亞胺24-27
• 1.3.1 PEI的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)24-27
• 1.3.2 PEI的應(yīng)用領(lǐng)域27
• 1.4 埃洛石納米管27-32
• 1.4.1 埃洛石納米管概述27-28
• 1.4.2 埃洛石納米管的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)28-30
• 1.4.3 埃洛石納米管的表面改性30-31
• 1.4.4 埃洛石納米管的應(yīng)用領(lǐng)域31-32
• 1.5 本課題的研究背景、意義及內(nèi)容32-34
• 1.5.1 課題的研究背景及意義32
• 1.5.2 課題的主要研究內(nèi)容32-34
• 第二章 離子交換法改性HNTs34-42
• 2.1 引言34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料34-35
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備35
• 2.2.3 HNTs的有機(jī)改性35-36
• 2.2.4 改性前后HNTs的表征36-37
• 2.2.4.1 紅外分析36
• 2.2.4.2 熱失重分析36
• 2.2.4.3 高分辨率透射電鏡(HRTEM)36-37
• 2.2.4.4 比表面積及管徑測試37
• 2.3 結(jié)果與討論37-39
• 2.3.1 紅外分析37-38
• 2.3.2 熱失重分析38-39
• 2.3.3 改性前后HNTs的微觀形貌39
• 2.3.4 比表面積及管徑測試39
• 2.4 本章小結(jié)39-42
• 第三章 摻有HNTs的PEI基凝膠電解質(zhì)的制備及性能表征42-76
• 3.1 引言42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-49
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料43
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備43-44
• 3.2.3 靜電紡絲法制備PEI-HNTs聚合物纖維膜44-45
• 3.2.3.1 紡絲溶液的配制44-45
• 3.2.3.2 制備靜電紡絲聚合物多孔膜45
• 3.2.4 凝膠聚合物電解質(zhì)的制備45
• 3.2.5 扣式電池的組裝45-46
• 3.2.6 表征及測試方法46-49
• 3.2.6.1 掃描電鏡(SEM)46
• 3.2.6.2 高分辨率透射電鏡(HRTEM)46
• 3.2.6.3 紅外分析46
• 3.2.6.4 骨架材料的基本性能測試46-47
• 3.2.6.5 離子電導(dǎo)率測試47
• 3.2.6.6 電化學(xué)穩(wěn)定窗口測試47-48
• 3.2.6.7 鋰離子遷移數(shù)測試48
• 3.2.6.8 界面阻抗測試48
• 3.2.6.9 電池充放電及(倍率)循環(huán)穩(wěn)定性測試48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-73
• 3.3.1 HNTs的含量對(duì)PEI基凝膠電解質(zhì)性能的影響49-63
• 3.3.1.1 不同HNTs含量的PEI基納米纖維膜的微觀形貌49-52
• 3.3.1.2 納米纖維膜的紅外分析52-53
• 3.3.1.3 納米纖維膜的基本性能測試53-55
• 3.3.1.4 凝膠電解質(zhì)的基本電化學(xué)性能測試55-58
• 3.3.1.5 界面阻抗性能測試58-60
• 3.3.1.6 電池循環(huán)穩(wěn)定性能測試60-63
• 3.3.2 改性HNTs在PEI基凝膠電解質(zhì)中的應(yīng)用63-73
• 3.3.2.1 納米纖維膜的微觀形貌63-65
• 3.3.2.2 納米纖維膜的基本性能測試65-67
• 3.3.2.3 凝膠電解質(zhì)的基本電化學(xué)性能測試67-70
• 3.3.2.4 電池循環(huán)穩(wěn)定性能測試70-73
• 3.4 本章小結(jié)73-76
• 第四章 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 致謝86-88
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88-90
• 作者和導(dǎo)師簡介90-92
• 附件92-94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 郭寶春;鄒全亮;類延達(dá);杜明亮;劉明賢;賈德民;;尼龍6/埃洛石納米管納米復(fù)合材料的制備與性能[J];化工新型材料;2008年06期

2 李生柱,吳建華,朱小華,張j;高性能聚酰亞胺的進(jìn)展[J];化工新型材料;2002年06期

3 張清華,陳大俊,丁孟賢;聚酰亞胺纖維[J];高分子通報(bào);2001年05期

4 楊東潔;聚酰亞胺纖維及其應(yīng)用[J];合成纖維;2000年06期

  本文關(guān)鍵詞：埃洛石納米管摻雜的聚醚酰亞胺基凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：254286