收藏本站
《吉林大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚合物—纳米粒子复合电解质

熊焕明  
【摘要】:锂(离子)电池中使用的传统电解质是由有机溶剂和锂盐组成的,这些电解质 溶液与锂电极有较高的反应活性,易泄漏,易燃烧,使用寿命不够长。最近 20 年 世界各国投入大量的人力物力来开发固体聚合物电解质(SPE)。这类电解质是锂 盐在某些高聚物如 PEO 中形成的固态溶液,它们有较好的热化学、电化学稳定性 和一定的机械强度,用 SPE 组装的锂(离子)电池会有安全性能好、能量密度高、 使用寿命长等优点。但是,SPE 的原型(PEO+锂盐)在室温下是部分晶化的,而 载流子只能在其无定形区域运动,因此 SPE 的原型只有很低的电导率,不能投入 实际应用。研究人员对 SPE 的原型作了各种各样的改良,如掺入少量有机溶剂或 陶瓷粉末、改变高聚物的组成和结构、采用混合锂盐或具有大体积阴离子的锂盐 等,目的都是降低结晶度,提高电导率。其中,掺杂陶瓷纳米粒子形成复合固体 聚合物电解质(CSPE)是一种有效的方法,可以同时增强 SPE 的电导率、锂离子 迁移率、机械强度、热化学和电化学稳定性。由于这一研究领域涉及到高分子科 学、纳米科学、电化学等多门学科,所以它不仅有广阔的应用前景,而且有重要 的基础研究意义。 作者追踪这一国际前沿课题,用“溶胶-凝胶”方法和水热法合成了 ZnO、SnO2 和 Sb2O5 纳米粒子,掺入 PEO-LiClO4 导电膜,使其室温电导率有大约两个数量 级的提高。对于含有表面用醋酸根修饰的 ZnO 的体系,红外光谱的分析证明复合 膜中形成的 PEO-Li+-Ac-(ZnO)桥键使 ZnO 成为聚合物交联的中心,从而降 低了体系的结晶度,提高了样品的电导率。对于 SnO2掺杂的体系,作者发现在导 电过程中起积极作用的不是 SnO2表面的羟基,而是表面的氧缺陷,即 Lewis 酸中 心。这些 Lewis 酸一方面与 PEO 链段配位抑制其晶化,另一方面与高氯酸根配位 促使 LiClO4离解,使整个体系有更多的载流子和更大的无定形区域供载流子运动。 为了研究复合电解质电导率与所掺杂粒子的尺寸、形貌之间的关系,作者首次合 成了 Sb2O5纳米粒子并且控制了它们的大小和形貌,制备了具有长期稳定性的导电 116 WP=123 摘要 吉林大学博士学位论文 膜。在这个体系中, “偶极-偶极”作用模型比路易斯酸碱作用模型能更合理地 说明导电增强的现象。 但是,Lewis 酸碱相互作用和“偶极-偶极”相互作用都只能从动力学上抑止 聚合物的晶化,纳米粒子掺杂的聚合物电解质在热力学上处于亚稳态,尽管复杂 的热处理可以增强其稳定性,这类电解质的电导率最终会随着时间的推移缓慢下 降,这样就限制了这类材料的实际应用。为此,作者设想如果 PEO 低聚物能够通 过化学反应修饰到纳米氧化物的表面,那么这种“低聚物-纳米粒子”复合材料 应当兼备有机溶剂和无机纳米粒子两方面的功能,用它掺杂的聚合物电解质应该 同时具备较高的电导率和长期的稳定性。实验证实了这个设想,而且, PEGME-SnO2 和 PGEME-ZnO 复合材料本身可以溶解锂盐而具备良好的离子导电 性能,室温电导率超过 10-5 S/cm。这些“低聚物-纳米粒子”复合材料用作添加 剂时,能够同时提高固体聚合物电解质的电导率、锂离子迁移率、电化学稳定性 和机械性能。更重要的是,可以通过多种多样的化学手段调变聚合物纳米复合材 料的组成和结构,使之具备优越的性能。例如,PGEME-ZnO 表现出新颖的光致发 光和电致发光性质。 总而言之,纳米科学与高分子科学结合起来,会创造出许多奇迹。本文的研究 就是通过掺杂、复合、杂化等手段,把纳米粒子与高分子材料组装成一类新材料, 使之具备优越的光电性能。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O631

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王淑堂;PEI-PEO基全固态电解质的电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 王世芳;电化学传感器用复合固体聚合物电解质研究[D];华中科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张海芬;谢聪;倪小玲;李晓菊;吴胜;刘晓东;王小娜;赵新民;;失独家庭的社会支持和主观幸福度及相关影响因素分析[J];神经疾病与精神卫生;2017年12期
2 吴胜;倪小玲;李晓菊;谢聪;曾真;王小娜;袁玉平;;重庆市农村和城市失独人员心身健康状况及生活质量比较[J];神经疾病与精神卫生;2017年11期
3 陈瑶;;失独之殇:失独家庭的养老困境及其解决对策[J];石家庄铁道大学学报(社会科学版);2015年04期
4 韩珍珍;;失独家庭困境现状研究[J];生产力研究;2015年12期
5 李慧芳;王珊珊;谢佳芮;王欢欢;;河南乡村“失独家庭”生存状况研究——以省内4县10村为中心的调查[J];中国市场;2015年46期
6 乐章;刘二鹏;;失独家庭扶助的定位及其可操作性[J];重庆社会科学;2015年11期
7 李天蓉;;四川攀枝花市仁和区失独及独生子女伤残家庭现状调查分析[J];中国计划生育和妇产科;2015年10期
8 李静;;城市伤残或死亡独生子女家庭养老困境及对策[J];长沙民政职业技术学院学报;2015年03期
9 彭庆超;睢党臣;;“白发浪潮”下农村计划生育家庭养老困境研究[J];老龄科学研究;2015年09期
10 睢党臣;彭庆超;;农村计生家庭养老保障的现实境遇[J];重庆社会科学;2015年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜妙;失独老人人际交往障碍的个案工作介入研究[D];长春工业大学;2018年
2 涂佩均;个案工作介入失独母亲精神慰藉研究[D];广西师范大学;2018年
3 马成粮;危机干预模式下城市孤寡老人“情境性危机”的介入研究[D];吉林大学;2018年
4 邓杏花;失独家庭心路历程及社会工作介入研究[D];中国青年政治学院;2018年
5 许东升;社会工作介入“失独家庭”困境研究[D];内蒙古师范大学;2018年
6 王志煜;失独老人生活困境的社会工作介入研究[D];兰州大学;2018年
7 吕双双;社会工作介入失独老人养老问题研究[D];东北石油大学;2018年
8 雷姣;城市失独离异妇女个案介入研究[D];湖南师范大学;2018年
9 李春桃;失独家庭问题的小组工作介入研究[D];苏州大学;2018年
10 梁慧珊;社会工作视角下失独家庭多元互动型社会支持网络构建[D];华南理工大学;2018年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 时哲;含磺酸锂聚酰胺电解质的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;帮失独者想想办法[J];中国新闻周刊;2012年28期
2 相颖;周静;;“失独家庭”,谁来抚平你的痛[J];法律与生活;2012年14期
3 陈雯;;从“制度”到“能动性”:对死亡独生子女家庭扶助机制的思考[J];中共福建省委党校学报;2012年02期
4 姜国民;姜影;;重构家庭功能保障体系[J];人口与计划生育;2011年09期
5 刘淑娟;;增权理论视阈下针对妇女家庭暴力研究[J];东北师大学报(哲学社会科学版);2010年06期
6 潘允康;;试论费孝通的家庭社会学思想和理论——纪念费孝通先生诞辰100周年[J];天津社会科学;2010年02期
7 汪孝宗;;再造“精神家园”——独生子女夭亡家庭生存状况调查[J];中国经济周刊;2009年21期
8 王跃生;;制度变革、社会转型与中国家庭变动——以农村经验为基础的分析[J];开放时代;2009年03期
9 仇志娟;;当前我国独生子女家庭养老问题探析[J];人口与计划生育;2009年02期
10 熊妮娜;张致祥;叶奇;张森;施继良;陈耀红;李勇;;2006年中国智力残疾儿童流行情况及致残原因调查[J];中国儿童保健杂志;2009年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 战伟平;失独者需要状况的探索性研究[D];山东大学;2013年
2 王唯;失去独生子女家庭权益保障研究[D];山东大学;2013年
3 孙晓曼;“失独”群体权益保障研究[D];山东大学;2013年
4 蒋雯雯;长沙市养老服务体系建设研究[D];湖南师范大学;2012年
5 于娜;我国城市独生子女家庭养老问题及对策研究[D];西北大学;2012年
6 孙静;独生子女死亡家庭困境及适应研究[D];华中师范大学;2012年
7 马月;我国城市第一代独生子女家庭父母养老问题研究[D];安徽大学;2012年
8 郭文静;城市伤残死亡独生子女父母的社会支持网络研究[D];华东师范大学;2012年
9 谈海峰;独生子女伤亡家庭社会支持研究[D];华东理工大学;2012年
10 张楠;我国城市独生子女家庭的养老问题研究[D];山东理工大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 费睿恺;;固体聚合物电解质的优势与应用浅析[J];科技展望;2016年23期
2 谭斌;马先果;黄心蓝;杨克润;邓正华;;PEO-LiClO_4-Li_4Ti_5O_(12)复合聚合物电解质性能研究[J];电源技术;2013年01期
3 李楠楠;张忠兵;卫慧凯;王宇新;卫国强;;固体聚合物电解质水电解膜电极的制备方法[J];绿色科技;2013年05期
4 王风彦;屈年瑞;王洪超;;碱性聚合物电解质的应用进展及其改性研究[J];广州化工;2012年07期
5 谷芝元;鲁道荣;许明;唐慧;;碱性固体聚合物电解质膜的制备及性能研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2010年06期
6 黄琳琳;景义军;;锌镍电池用碱性聚合物电解质的研究进展[J];电源技术;2009年09期
7 魏文英;尹燕华;;固体聚合物电解质技术的应用[J];河北化工;2008年03期
8 程弈星;;固体聚合物电解质的研究现状及展望[J];科协论坛(下半月);2008年01期
9 古宁宇;李超;张荣斌;;无机纳米粒子在复合聚合物电解质中作用的研究进展[J];化学通报;2007年09期
10 张记甫;桑商斌;伍秋美;;碱性聚合物电解质的研究进展[J];电池;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛志刚;邓方立;解孝林;;PVDF基多孔聚合物电解质的制备及其在锂离子电池中的应用[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题H 能源高分子[C];2015年
2 谭海军;王钢;潘春跃;;无机粒子掺杂含硫聚合物电解质的制备与性能[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
3 赵延川;张丽君;许国峰;郑吉;胡金波;;以二氟烷基磺酸修饰的聚降冰片烯为基础的聚合物电解质薄膜的制备[A];中国化学会第十二届全国氟化学会议论文摘要集[C];2012年
4 阮文红;户献雷;侯高明;章明秋;容敏智;;超支化纳米二氧化硅/聚乙烯醇复合型聚合物电解质的制备[A];2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会论文摘要集[C];2013年
5 袁骏飞;吴斌;胡芸;谢凯;;复合聚合物电解质制备与性能研究[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
6 范丽珍;赵淑金;南策文;;PEO-LiClO_4-SiO_2复合型聚合物电解质[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
7 袁芳;陈红征;汪茫;;锂离子二次电池用全固态聚合物电解质的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 徐先华;潘春跃;冯庆;;PEO/LiClO_4/TiO_2复合聚合物电解质的制备及电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 席靖宇;黄小彬;唐小真;;固体超强酸为填料的纳米复合聚合物电解质[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 陈作锋;姜艳霞;孙世刚;;分子筛复合微孔型聚合物电解质及其与负极相容性研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 仲和;青岛能源所固态锂电池取得系列阶段性进展[N];中国能源报;2017年
2 ;成都聚合物锂离子电池隔膜项目通过鉴定[N];今日信息报;2004年
3 张宏;我国动力电池聚合物电解质材料研发取得新进展[N];科技日报;2015年
4 纪普;欧美签署聚合物电解质燃料电池首份国际测试协议[N];科技日报;2013年
5 卓越;加拿大化学家发现电池制造新材料[N];中国能源报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周栋;新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究[D];清华大学;2017年
2 王帅;双离子电池结构优化及储能机制研究[D];北京科技大学;2019年
3 鲍俊杰;全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究[D];中国科学技术大学;2018年
4 付晓彬;通过固体核磁共振研究环糊精—高分子/锂盐固体聚合物电解质的离子导电机制[D];华东师范大学;2018年
5 熊焕明;聚合物—纳米粒子复合电解质[D];吉林大学;2004年
6 杜洪彦;二次锂电池纳米复合聚合物电解质的制备、表征及其离子导电机理研究[D];厦门大学;2004年
7 王占良;锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究[D];天津大学;2003年
8 王严杰;Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3作主相和填料相的PEO基聚合物电解质的研究[D];浙江大学;2005年
9 李雪莉;聚合物电解质隔膜及锂负极性能研究[D];复旦大学;2005年
10 邱玮丽;无机-有机聚合物电解质的制备与应用研究[D];复旦大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭梦雅;碳酸甘油酯修饰丙烯酸酯类高分子合成及应用[D];天津科技大学;2017年
2 陈立宁;聚乙二醇衍生物基电解质的制备及电化学性能研究[D];齐鲁工业大学;2018年
3 郑哲楠;锂电池聚合物电解质及电极粘结剂结构与性能间关系的研究[D];浙江大学;2016年
4 胡形成;凝胶态聚离子液体基(PDADMTFSI)电解质的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
5 杨倩韵;超级电容器复合聚合物电解质的制备及研究[D];广州大学;2018年
6 陆阳;塑性晶体聚合物电解质锂离子电池制备与电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
7 高明昊;锂离子电池用TPU基聚合物电解质的制备及其结构与性能研究[D];安徽大学;2018年
8 孙仁诣;聚丙烯酸/聚氧化乙烯(PAA/PEO)基聚合物电解质膜的制备和改性[D];安徽大学;2018年
9 陈博;全固态锂电池用新型聚环氧乙烷基聚合物电解质的研究[D];天津大学;2017年
10 张楠;PEO基聚合物电解质的制备工艺及性能研究[D];沈阳工业大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026