發(fā)布時(shí)間：2020-04-26 05:22

【摘要】：隨著鋰離子電池的快速發(fā)展,人們對其安全性和穩(wěn)定性也提出了越來越高的要求。固態(tài)聚合物電解質(zhì)因其較高的電導(dǎo)率、較好的力學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能被廣泛研究,但是離子遷移率明顯低于傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)。通過外場作用力改變聚合物的相結(jié)構(gòu)并添加導(dǎo)電粒子共同取向運(yùn)動(dòng),構(gòu)建雙重有序離子通道,可以有效地解決這個(gè)問題。本論文采用交流電場作為驅(qū)動(dòng)力,調(diào)控共混聚合物聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)的相結(jié)構(gòu)變化,使導(dǎo)電聚合物PEGDA形成聚合物導(dǎo)電離子通道,在此基礎(chǔ)上,向混合聚合物基體中分別加入導(dǎo)電性良好的陶瓷粒子磷酸鈦鋁鋰(LATP)和離子液體1-丁基-3-甲基咪唑(雙三氟甲磺酰)亞胺鹽(BMIM TFSI),使導(dǎo)電粒子和導(dǎo)電聚合物PEGDA協(xié)同作用,構(gòu)建具有雙重離子通道的固態(tài)聚合物電解質(zhì)薄膜。利用光學(xué)顯微鏡同步監(jiān)測粒子在PDMS基體中的運(yùn)動(dòng)及取向排列行為,利用掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)及拉曼光譜分析對材料截面中粒子的分布進(jìn)行了表征,并進(jìn)一步通過電化學(xué)工作站對薄膜材料進(jìn)行了離子電導(dǎo)率的測試。在交流電場作用下,PEGDA液滴由于極化作用在PDMS基體中沿平行于電場的方向緊密排列,形成鏈狀結(jié)構(gòu)。加入LATP粒子后,當(dāng)施加強(qiáng)度為800 V/mm、頻率為100 Hz、作用時(shí)間為5 min的交流電場作為驅(qū)動(dòng)條件,可制備得到具有較好三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)離子通道的LATP/PEGDA/PDMS復(fù)合聚合物電解質(zhì)薄膜。通過SEM觀測,EDS元素分析及拉曼光譜分析證實(shí)了該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通過電化學(xué)工作站對薄膜材料的交流阻抗進(jìn)行測試,然后利用公式計(jì)算出其離子電導(dǎo)率,發(fā)現(xiàn)電場驅(qū)動(dòng)構(gòu)建雙重離子通道的復(fù)合聚合物電解質(zhì),與同等條件下未加電場的均質(zhì)復(fù)合材料相比,離子電導(dǎo)率有明顯提高,并且隨著溫度的升高而逐漸增大。同樣,在交流電場作用下,向PEGDA/PDMS混合聚合物基體中加入離子液體BMIM TFSI后,當(dāng)施加強(qiáng)度為1000 V/mm、頻率為100 Hz、作用時(shí)間為5 min的交流電場作為驅(qū)動(dòng)條件,BMIM TFSI液滴在聚合物基體中取向排列結(jié)構(gòu)最好,沿平行于電場方向連接成鏈狀,并且相互之間形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在此條件下制備這種具有較好三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)離子通道的BMIM TFSI/PEGDA/PDMS復(fù)合聚合物電解質(zhì)薄膜。通過SEM觀測,EDS元素分析及拉曼光譜分析證實(shí)了該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同樣通過電化學(xué)工作站對薄膜材料的交流阻抗進(jìn)行測試,然后利用公式計(jì)算出其離子電導(dǎo)率,發(fā)現(xiàn)電場驅(qū)動(dòng)構(gòu)雙重離子通道的復(fù)合聚合物電解質(zhì),與同等條件下未加電場的均質(zhì)復(fù)合材料相比,離子電導(dǎo)率也有明顯提高,并且隨著溫度的升高而逐漸增大,符合阿倫尼烏斯方程。
【圖文】：

圖 1-1 PEO 基固態(tài)聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)理示意圖[24]Figure. 1-1 Proposed migration mechanism of lithium ions in PEO electrolyte[24]圖 1-1 是 PEO 基固態(tài)聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)理示意圖，由于 PEO 在無定形區(qū)的鏈運(yùn)動(dòng)，乙氧基上的氧原子與鋰離子進(jìn)行絡(luò)合、解離，因此鋰離子得到遷移[24]。由于

圖 1-2 冰膜法制備 LATP/PEO 固態(tài)聚合物電解質(zhì)的示意圖及掃描電鏡圖[29]Figure. 1-2 Ice-templating process and SEM images of LATP / PEO Polymer Electrolyte[23.2 電場近年來，大量研究被致力于電場誘導(dǎo)取向排列，通過施加電場，，在不同體系
【學(xué)位授予單位】：江漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O631;TM912

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本文編號：2641140