電解質(zhì)是鋰離子電池的重要組成部分,對(duì)電池的性能有著非常重要的影響,傳統(tǒng)有機(jī)液體電解質(zhì)因?yàn)榫哂袚]發(fā)性、易泄露、易燃等安全問(wèn)題,對(duì)鋰離子電池的發(fā)展造成了極大的障礙。而固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有較寬的電化學(xué)窗口且不存在漏液等問(wèn)題,在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了極大的關(guān)注,因此有望成為液體電解質(zhì)的良好替代品。本論文對(duì)甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)與甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(OE)的共聚物作為鋰離子電解質(zhì)進(jìn)行了研究,使用GPC、NMR、DSC、FT-IR等對(duì)聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,使用電化學(xué)工作站對(duì)電解質(zhì)膜的鋰離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性窗口、鋰離子遷移數(shù)進(jìn)行分析測(cè)試,并使用電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電解質(zhì)膜和金屬鋰的兼容性進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要結(jié)果如下:(1)通過(guò)普通自由基聚合得到GMA與OE的無(wú)規(guī)共聚物PGO-60、PGO-70、PGO-80和PGO-90。根據(jù)NMR測(cè)試結(jié)果計(jì)算出聚合物的實(shí)際比例與投料比例非常接近,聚合較為理想,使用GPC測(cè)得聚合物的分子最在32.2 k～52.8 k之間,使用DSC測(cè)得聚合物的Tg隨著LiClO4含最的增加而升高。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)LiClO4含量為50 wt%時(shí),室溫條件下最大電導(dǎo)率為5.81×10-7 S/cm(PGO-90),50℃時(shí)最大電導(dǎo)率為2.08×10-5 S/cm(PGO-70),電化學(xué)穩(wěn)定性窗口可達(dá)4.4V(PGO-60,PGO-90),PGO-60在室溫下具有最大鋰離子遷移數(shù)(tLi+)為0.549±0,054,所有電解質(zhì)膜對(duì)金屬鋰均具有良好的兼容性。(2)在酸性條件下使PGO中的環(huán)氧基團(tuán)水解,得到開(kāi)環(huán)聚合物HPGO。NMR測(cè)試結(jié)果表明環(huán)氧基團(tuán)的氫質(zhì)子特征峰消失,FT-IR測(cè)試發(fā)現(xiàn)HPGO具有更強(qiáng)的-O-H伸縮振動(dòng)峰,并且910 cm-1處與環(huán)氧基團(tuán)相關(guān)的吸收峰有所減弱,表明環(huán)氧基團(tuán)開(kāi)環(huán)成功。使用DSC測(cè)得聚合物的Tg隨著LiC1O4含量的增加而升高。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)LiC104含量為30 wt%時(shí),室溫條件下最大電導(dǎo)率為2.26以10-6 S/cm(HPGO-70),50℃時(shí)最大電導(dǎo)率為2.71×10-5 S/cm(HPGO-60),HPGO-60在室溫下具有最大tLi+=0.693±0.083,電化學(xué)穩(wěn)定性窗口可達(dá)4.4 V(HPGO-90),所有電解質(zhì)膜對(duì)金屬鋰均具有良好的兼容性。與PGO相比,HPGO的室溫電導(dǎo)率以及鋰離子遷移數(shù)有所提高,但是電化學(xué)穩(wěn)定性窗口有略微的減小。(3)采用RAFT聚合制備了POE45-b-PGMA95、POE53-b-PGM46和POE45-b-PGMA46三種不同的嵌段聚合物。NMR測(cè)試結(jié)果確認(rèn)了所有的聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu),GPC測(cè)試結(jié)果表明聚合物的PDI分布在1.13～1.22之間,使用DSC測(cè)得聚合物的Tg隨著LiC104含量的增加而升高。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)LiC1O4含量為50 wt%時(shí),室溫條件下最大電導(dǎo)率為6.00×10-7 S/cm(POE53-b-PGM46),50 ℃時(shí)最大電導(dǎo)率為4.50× 10-6 S/cm(POE45-b-PGMA95),電化學(xué)穩(wěn)定性窗口可達(dá)4.5 V(POE45-b-PGMA46),室溫條件下POE45-b-PGMA95具有最大tLi+=0.695,相對(duì)于PGO與HPGO,嵌段聚合物的電化學(xué)穩(wěn)定窗口有所提高,所有電解質(zhì)膜對(duì)金屬鋰均具有良好的兼容性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

1 前言1 前言、現(xiàn)在還是未來(lái)，能源一直都是人類生存與發(fā)展的核心要以及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。電池可以分其中二次電池又可分為鎳鉻、鎳氫、鉛酸電池和鋰電池等鉻、鉛酸、鎳氫電池相比較，鋰離子電池（LIBS）具有更在地球中儲(chǔ)量較為豐富且成本較低，因此 LIBS 在電池領(lǐng)

晶生長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此制備性能優(yōu)良的固態(tài)電解質(zhì)對(duì)分類一種依靠離子傳遞電流的固態(tài)材料，主要可以分為。無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)包括晶體型電解質(zhì)（如鈣鈦礦型、型電解質(zhì)（如硫化物等[15]）、LiPON 型電解質(zhì)（即在）、玻璃陶瓷電解質(zhì)（如 LATP[18, 19]、LAGP[20]等）等、電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點(diǎn)，但是卻存在制備過(guò)程復(fù)雜、而聚合物電解質(zhì)具有足夠的柔韌性，可以根據(jù)需要串聯(lián)，使電池獲得更高的輸出電壓，此外，聚合物電等諸多優(yōu)勢(shì)。

1-5 LiFePO4/CCPL/Li 電池不同倍率下的充放電曲線圖nd discharge curves of LiFePO4/CCPL/Li battery at differPEO 中加入四甘醇二甲醚、光引發(fā)劑（MBP）和終獲得了一種高度柔韌的 PEO 基電解質(zhì)，該電可達(dá) 5V。Pan 等人[41]合成了具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的室溫離子電導(dǎo)率約 1×10-5S/cm，并且還可以阻

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本文編號(hào)：2818860