鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛,然而,液態(tài)電解質(zhì)作為其重要的組成部分存在泄露引發(fā)電池爆炸等問題極大地限制了鋰電池的應(yīng)用,因此用固體電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)解決鋰電池漏液的問題成為研究的熱點(diǎn)。其中質(zhì)量輕、柔性的固體聚合物電解質(zhì)是研究的熱點(diǎn)之一。聚環(huán)氧乙烷（PEO）因其電導(dǎo)率高被廣泛應(yīng)用于固體聚合物電解質(zhì)研究中,但是由于其結(jié)晶度高,鋰離子運(yùn)動受限,室溫電導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能較差的問題尚未解決,因此持續(xù)深入研究具有理論和應(yīng)用意義。設(shè)計(jì)用液晶聚合物插層蒙脫土制成的雜化材料（LCT）作為功能性摻雜劑,采用自動刮膜技術(shù)制備LCT摻雜PEO、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/PEO、聚碳酸亞丙酯（PPC）/PEO三個(gè)體系的聚合物電解質(zhì),并對電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、電導(dǎo)率和機(jī)械性能等進(jìn)行了測試與表征。針對電解質(zhì)在鋰電池使用過程存在易燃易爆的安全隱患問題,在研究過程中少見的進(jìn)行了阻燃性能的測試。在PEO固體電解質(zhì)體系中,隨著LCT質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,PEO的結(jié)晶度有先降低后增加的趨勢,LCT添加量為1.5%時(shí),DSC與XRD測試結(jié)果顯示此時(shí)體系結(jié)晶度最小,18℃時(shí)電導(dǎo)率最大為5.96×10^-55... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

聚合物鋰離子電池充放電示意圖[33]

第1章緒論5圖1.3鋰離子在PEO中的傳輸機(jī)理Fig.1.3TransportmechanismoflithiumionsinPEO通常認(rèn)為鋰離子在PEO分子的非結(jié)晶區(qū)進(jìn)行輸運(yùn)，PEO分子的結(jié)晶度在室溫下比較高，結(jié)晶被認(rèn)為是由于PEO螺旋聚集呈球狀引起的，PEO與一般性鋰鹽形成的固態(tài)聚合物電解質(zhì)，在室溫下測得的離子電導(dǎo)率只有10-8到10-7數(shù)量級之間，這種情況導(dǎo)致其無法在鋰電池中應(yīng)用[36]。國內(nèi)外學(xué)者經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)提高溫度可以將PEO分子由晶態(tài)過渡到非晶態(tài)，從而提高電解質(zhì)中的鋰離子電導(dǎo)率與電池的整體性能，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度升太高會改變了PEO分子中晶型的結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象劣化了PEO分子的尺寸穩(wěn)定性，進(jìn)而會引起聚合物電解質(zhì)的力學(xué)柔性，拉伸強(qiáng)度等明顯降低以及電化學(xué)穩(wěn)定性明顯變的糟糕。另外PEO基體制備聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口比較窄，室溫下只有4.0V（vs.Li+/Li）的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，這個(gè)級別的電化學(xué)穩(wěn)定窗口不是高電壓的鋰離子電池，無法滿足工作過程中的高電壓需求，是不能匹配高電壓電極材料的[37]。1.2.2PEO基聚合物電解質(zhì)的國內(nèi)外研究進(jìn)展PEO作為聚合物電解質(zhì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，一直受到國內(nèi)外學(xué)者高度重視。1973年，Wright等人[38，39]最先介紹了聚環(huán)氧乙烷（PEO）-堿金屬鹽這個(gè)體系擁有離子導(dǎo)電性。在目前聚合物電解質(zhì)市場，卓越的電化學(xué)性能和與各種鋰鹽都能良好的溶解性能使得PEO基體成為研究人員憧憬期待的目標(biāo)[40，41]。到了1979年，Armand等人[42]在PEO基電解質(zhì)的基礎(chǔ)之上，成功制備了全固態(tài)聚合物鋰離子電池。一直以來PEO基聚合物電解質(zhì)在常溫下的離子電導(dǎo)率低、機(jī)械性能差，國內(nèi)外研究人員主要通過抑制PEO結(jié)晶來提高它的非晶相百分比，從而提高PEO的電導(dǎo)率。相關(guān)的改性方法主要包含共混、共聚、接枝、交聯(lián)、加入增塑劑和加入無機(jī)填料等。（1）?

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文142.2實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容固體電解質(zhì)的制備工藝流程示意圖如圖2.1所示。圖2.1固態(tài)聚合物電解質(zhì)制備過程示意圖Fig.2.1Schematicdiagramofthesolidpolymerelectrolytepreparationprocess2.2.1LCT/PEO固體電解質(zhì)的制備首先將PEO與液晶聚合物插層蒙脫土雜化材料（LCT）在實(shí)驗(yàn)室烘箱中干燥12小時(shí)盡最大可能去除水分。PEO溶于二氯甲烷靜置密封于碘量瓶中，磁力攪拌2h。將LCT分別按六種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）為與LiClO4溶解于3ml的N-甲基吡咯烷酮（NMP）中并在加熱條件下攪拌，震蕩。將LCT和LiClO4的混合溶液加入到PEO溶液中混合磁力攪拌，5h后得到粘稠均勻的混合溶液。將上述所制備的混合型溶液傾倒于玻璃板上，使用自動刮膜機(jī)刮膜，刮刀厚度設(shè)置為1.0mm，刮刀速度為20mm/s，得到均質(zhì)薄膜。制得的電解質(zhì)膜水平轉(zhuǎn)移至干燥箱中45℃干燥3h后，用工具將膜剝離。最后在真空干燥箱中40℃干燥12h盡可能除去溶劑密封保存。2.2.2LCT/PMMA/PEO固體電解質(zhì)的制備首先將PEO、PMMA與LCT在實(shí)驗(yàn)室烘箱中干燥12小時(shí)盡可能去除水分。PEO（70wt.%）溶于二氯甲烷靜置密封于碘量瓶中，磁力攪拌2h。PMMA（30wt.%）溶于二氯甲烷密封靜置于碘量瓶中2h。然后將PMMA溶液轉(zhuǎn)移到PEO溶液中得到混合型溶液，將混合溶液進(jìn)行磁力攪拌2h至均勻。將LCT分別按六種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）為與LiClO4溶解于3ml的N-甲基吡咯烷酮中并加熱攪拌，震蕩。將LCT和LiClO4的混合型溶液加入到PMMA/PEO溶液混合磁力攪拌

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3450524