固體聚合物電解質(zhì)相比于傳統(tǒng)電解質(zhì)具有多種優(yōu)越的性能,如能量密度高、可抑制鋰金屬枝晶生長(zhǎng)、易于加工成型等,因此一直是固體電解質(zhì)材料研究的熱點(diǎn)。本文首先利用環(huán)糊精（CD）與聚氧乙烯（PEO）可以通過(guò)自組裝形成管道狀聚輪烷結(jié)構(gòu)的性質(zhì),成功制備了幾類(lèi)具有較高室溫電導(dǎo)率的環(huán)糊精-聚氧乙烯/鋰鹽固體電解質(zhì),然后利用一系列固體核磁共振方法,研究分析了材料中鋰離子和高分子的運(yùn)動(dòng)能力,深入探討了其離子導(dǎo)電機(jī)制以及組裝成全固態(tài)鋰金屬電池的可行性。全文的主要研究?jī)?nèi)容（按章節(jié)順序）如下:（1）第二章工作主要發(fā)展了一系列可以用于研究固體電解質(zhì)中鋰離子化學(xué)環(huán)境以及空間分布的固體核磁共振方法。本章中利用這些方法對(duì)一個(gè)具體的體系,即β-CD-PEO_n/Li⁺固體電解質(zhì)中鋰離子的化學(xué)環(huán)境以及空間分布進(jìn)行了研究,并在此基礎(chǔ)上對(duì)管道中高分子鏈運(yùn)動(dòng)、鋰離子運(yùn)動(dòng)和材料導(dǎo)電機(jī)制進(jìn)行了研究和探討。固體核磁共振結(jié)果清晰地表明,在該材料中鋰離子主要處于兩種不同的化學(xué)環(huán)境中,分別為被分子鏈所絡(luò)合的鋰離子以及被環(huán)糊精所絡(luò)合的鋰離子;分子鏈所絡(luò)合的鋰離子具有更高的空間密度以及更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力,而環(huán)糊... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

幾種不同結(jié)晶型無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)材料的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

精-聚氧乙烯/鋰鹽固體聚合物電解質(zhì)以上兩種導(dǎo)電機(jī)理的理解，本課題組在前期的工作中成功合物固體電解質(zhì) α-CD-PEO/Li+[40]。環(huán)糊精是由多個(gè)葡萄低聚糖[41,42]，具有圓孔狀腔體結(jié)構(gòu)。多羥基的分布導(dǎo)致了面親水，因此可以與很多有機(jī)或無(wú)機(jī)小分子通過(guò)自組裝形成現(xiàn)α-CD可以與PEO自組裝形成管道狀聚輪烷結(jié)構(gòu)[43]，在穿插在 PEO 分子鏈上，形成圓筒狀的管道結(jié)晶結(jié)構(gòu)，PE所形成的管道內(nèi)部。在該體系中混入鋰鹽，鋰離子會(huì)與 進(jìn)入到環(huán)糊精管道內(nèi)部，而陰離子由于空間位阻的影響，管道之間的空隙中，其結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。

1.5.2 本文所用到的核磁共振方法介紹1 魔角旋轉(zhuǎn)（Magic-Angel Spining, MAS）液體核磁共振中由于樣品存在很強(qiáng)的布朗運(yùn)動(dòng)，使得多種相互作用被平均，只保留下化學(xué)位移各向同性以及 J 耦合，因此譜圖呈現(xiàn)出很高的分辨率。而在固體核磁共振中，由于存在著多種相互作用，導(dǎo)致譜峰極大地寬化，難以區(qū)分，因此需要高分辨技術(shù)來(lái)得到高分辨譜圖以獲取更多信息。偶極相互作用的哈密頓量表達(dá)式中存在空間相 3cos2θ-1，因此將樣品放在與磁場(chǎng)方向呈 54.7°的方向上可以極大抑制偶極相互作用，使譜圖分辨率提高。同時(shí)，給樣品施加超高轉(zhuǎn)速，樣品中多種相互作用都可被平均[53,54]，這種方法被稱(chēng)為魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)，其中 54.7°的角度被定義為魔角。魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)是目前高分辨固體核磁共振中應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚合物電解質(zhì)離子遷移數(shù)測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J]. 張虎成,軒小朋,王鍵吉,汪漢卿.  電源技術(shù). 2003(01)

博士論文
[1]環(huán)糊精/聚氧乙烯堿金屬鹽固體聚合物電解質(zhì)的核磁共振研究[D]. 楊凌云.華東師范大學(xué) 2016



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