本文關(guān)鍵詞：靜電紡絲工藝制備PVDF基復(fù)合多孔凝膠聚合物電解質(zhì)的性能研究

  更多相關(guān)文章： 多孔凝膠聚合物電解質(zhì) 靜電紡絲 電化學(xué)性能 改性

【摘要】：凝膠聚合物鋰離子電池作為從液態(tài)鋰離子電池到全固態(tài)鋰離子電池的一種過渡存在,由于其具有循環(huán)壽命長,能量密度高,安全性能好等優(yōu)點(diǎn),受到了廣泛關(guān)注。凝膠聚合物電解質(zhì)作為其中一個重要的組成部分同樣成為了目前的研究熱點(diǎn)。在本文中利用PVDF為聚合物基體,將不同物質(zhì)與其復(fù)合混拼,通過靜電紡絲法制備了三種不同的基于PVDF的多孔復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì):1)通過物理共混的方法將PEO與PVDF溶液共混后靜電紡絲。通過SEM對其表面形貌進(jìn)行觀察,同時對樣品組裝的半電池進(jìn)行了電化學(xué)性能的測試。通過對比不同比例的復(fù)合凝膠聚合物的性能,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)PVDF與PEO質(zhì)量比達(dá)到5:1時,所制備的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)在保證具有一定力學(xué)性能的前提下,具有最佳的電化學(xué)性能。在室溫下其離子電導(dǎo)率達(dá)到了4.5×10-3 S/cm,電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到了4.8 V;2)通過縮合聚合方法合成了一種新型的聚氨酯鋰鹽(PLS),然后將所得的聚合物鋰鹽摻雜入PVDF溶液中,并通過靜電紡絲法制備了具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)。通過DSC測試表明PLS的加入降低了整個體系的結(jié)晶度。此外由于PLS能夠離解出導(dǎo)電鋰離子,從而可以提高體系的離子電導(dǎo)率,電化學(xué)測試表明當(dāng)PLS的添加量增加到20%時,其室溫下的離子電導(dǎo)率達(dá)到了5.43×10-3 S/cm,電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到5.0V左右,且充放電循環(huán)35圈后,電池容量仍保持了初始放電容量的96.8%;3)結(jié)合溶膠-凝膠反應(yīng)與分散聚合,制備出一種有機(jī)聚合物鋰鹽鏈段包覆無機(jī)納米粒子(PML-SiO2),然后將其添加進(jìn)去PVDF的DMF溶液中,利用靜電紡絲制備出復(fù)合聚合物膜后浸入液體電解質(zhì)凝膠化得到復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)。通過機(jī)械性能測試發(fā)現(xiàn)在PML-SiO2添加量為8%時其拉升強(qiáng)度達(dá)到了41.28 Mpa。當(dāng)PML-SiO2的摻雜比例為3%時所制得的凝膠聚合物組裝成的電池有最佳的循環(huán)性能。在60圈循環(huán)后容量保持率在90%以上。同時在室溫下離子電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定窗口分為3.85×10-3 S/cm和4.86 V,且離子電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系與阿累尼烏斯方程相符。制備得到的基于PVDF的多孔凝膠聚合物電解質(zhì),同時具有優(yōu)良的力學(xué)與電化學(xué)性能,研究成果渴望在新型聚合物鋰離子電池的應(yīng)用中得到應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：多孔凝膠聚合物電解質(zhì) 靜電紡絲 電化學(xué)性能 改性
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-25
• 1.1 引言15
• 1.2 聚合物鋰離子電池的概況15-18
• 1.2.1 聚合物鋰離子電池的組成15-16
• 1.2.2 聚合物鋰離子電池的原理16
• 1.2.3 聚合物鋰離子電解質(zhì)的分類16-18
• 1.3 凝膠聚合物電解質(zhì)的簡介18-21
• 1.3.1 凝膠聚合物電解質(zhì)的分類18
• 1.3.2 凝膠聚合物電解質(zhì)的制備18-21
• 1.4 凝膠聚合物電解質(zhì)的發(fā)展趨勢21-23
• 1.5 本課題研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)儀器、藥品與測試分析25-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器26
• 2.3 測試內(nèi)容和方法26-30
• 2.3.1 X射線衍射分析（XDR）26-27
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）27
• 2.3.3 紅外光譜分析（FTIR）27
• 2.3.4 差示掃描量熱法（DSC）27
• 2.3.5 拉伸性能測試27-28
• 2.3.6 孔隙率及吸液率28
• 2.3.7 離子電導(dǎo)率測試28
• 2.3.8 電化學(xué)穩(wěn)定窗.測試28
• 2.3.9 循環(huán)性能測試28-29
• 2.3.10 界面穩(wěn)定性測試29-30
• 第3章 鋰電池用PVDF/PEO復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)膜的性能研究30-42
• 3.1 前言30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30-31
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論31-41
• 3.3.1 表面形貌分析（SEM）31-32
• 3.3.2 DSC分析32-33
• 3.3.3 X射線衍射分析33-34
• 3.3.4 拉伸性能34-35
• 3.3.5 孔隙率與吸能力35-37
• 3.3.6 電化學(xué)性能37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 聚氨酯鋰鹽（PLS）摻雜PVDF復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)膜性能的研究42-54
• 4.1 前言42-43
• 4.2 試驗(yàn)部分43-44
• 4.2.1 聚氨酯鋰鹽的制備43
• 4.2.2 PVDF基復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的制備43-44
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-53
• 4.3.1 表面形貌分析（SEM）44-45
• 4.3.2 DSC測試45-46
• 4.3.3 XRD分析46-47
• 4.3.4 吸液率與孔隙率47-48
• 4.3.5 電化學(xué)性能48-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 改性SiO_2摻雜PVDF的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的研究54-67
• 5.1 前言54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分54-56
• 5.2.1 聚合物鋰鹽(PAL)的制備54-55
• 5.2.2 聚合物鋰鹽包覆SiO_2的制備55
• 5.2.3 復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的制備55-56
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論56-66
• 5.3.1 紅外光譜分析（FTIR）56
• 5.3.2 表面形貌分析56-58
• 5.3.3 XRD分析58-59
• 5.3.4 DSC分析59-60
• 5.3.5 孔隙率與吸液率60-61
• 5.3.6 機(jī)械性能分析61-62
• 5.3.7 電化學(xué)性能分析62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與申請的專利74-75
• 致謝75

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：890969