收藏本站
《浙江大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备与表征

李为立  
【摘要】: 本论文着重研究锂离子电池用凝胶聚合物电解质。设计制备了四种体系共十种凝胶聚合物电解质,其四个体系分别为膜支撑凝胶聚合物电解质、改性两相凝胶聚合物电解质、semi-IPN凝胶聚合物电解质、以及改性PVdF多孔凝胶聚合物电解质等。采用FTIR、NMR、DSC、TGA、XRD、SEM等物理和化学测试手段,以及交流阻抗谱和线性扫描伏安法等电化学测试手段,研究凝胶聚合物电解质的化学结构、膜表面形态、热性能和电化学性能。分析不同工艺制备条件和原料组成比例对产物性能的影响,以实现体系力学性能和电化学性能的统一,使制备的凝胶聚合物电解质有实际应用前景。 1.设计制备了膜支撑凝胶聚合物电解质,分别为“PPEGMA/PMMA膜支撑凝胶聚合物电解质”、“HBP/PEO膜支撑凝胶聚合物电解质”、以及“MAPTMS/MMA膜支撑凝胶聚合物电解质”。研究发现交联预聚物的涂覆固化并不破坏PE微孔膜的结晶度,PE膜在体系中依然保持较好的力学支撑性能。极性交联组分在微孔膜上固化后呈现多孔状形态,由于其化学结构和极性与液体电解质的相似性,有利于吸附液体电解质于其内并凝胶化,使体系具有较高的离子导电率。此外,涂覆的极性交联聚合物有利于提高微孔膜和金属锂电极之间的接触性能,使对金属锂片的电化学稳定性较好。体系室温离子导电率在10~(-3)S cm~(-1)数量级。电化学稳定窗口>4.5V,且其与金属锂片的接触较为稳定,降低了液体电解质和锂金属反应的可能性,防止金属锂的钝化而失效。 2.制备改性两相凝胶聚合物电解质:“PMMA-g-NBR/PMMA改性两相凝胶聚合物电解质”、以及“PMMA-g-PVC/PMMA改性两相凝胶聚合物电解质”。通过接枝聚合对聚合物母体NBR和PVC进行改性,两者分别与PMMA共混后,吸附液体电解质以制备改性两相凝胶聚合物电解质。PMMA的链段接枝可提高共混两相聚合物的相间相容性,通过光学显微镜和扫描电镜观察,得到均相透明的共混两相聚合物薄膜。PMMA组分在体系中吸附大量液体电解质形成离子导电通道,使得体系在室温下离子导电率达到10~(-3)S cm~(-1)数量级,而接枝共聚物组分在体系中保持较好的力学强度。 3.通过热聚合或紫外光辐照聚合的方法,分别制备了如“(PPEG200MA-co-MMA/NBR)半互穿凝胶聚合物电解质”、“MAPTMA-co-PEGDMA/NBR半互穿凝胶聚合物电解质”,以及“XPEG/PMMA半互穿凝胶聚合物电解质”。制备得到的聚合物薄膜表面均一,未发现由于相分离而出现的卷曲或者裂痕。通过DSC或XRD观察证明,整个体系呈现无定形态。整个semi-IPN薄膜的力学性能随着共混聚合物的比例而变化。与普通的共混型凝胶聚合物电解质相比,semi-IPN凝胶电解质体系相间相容性好,体系不仅保持较好力学性能,而且极性交联组分可吸附大量液体电解质,交联网状结构也有利于液体电解包覆于其内凝胶化,以实现较高的室温离子导电率。体系的室温离子导电率达到10~(-3)S cm~(-1)数量级,且电化学稳定窗口超过4.5V。 4.通过两种方法改性PVdF多孔膜,制备改性PVdF多孔凝胶聚合物电解质。第一种手段通过将水解交联的预聚物涂覆于PVdF多孔膜表面,紫外光固化后,再吸附液体电解质凝胶化,以制备复合PVdF多孔凝胶聚合物电解质;第二种手段溶利用分散聚合方法合成带有PEG支链的极性共聚物,将其共混PVdF,制备共混改性PVdF多孔凝胶聚合物电解质。所涂覆的交联聚合物溶液浓度以及共混聚合物的添加量均影响PVdF多孔膜表面的孔隙大小(1-5μm)和孔隙率。在体系中,PVdF保持较好的力学强度和电化学稳定性;涂覆或共混的共聚物组分有利于吸附液体电解质以凝胶化,此外,共聚物极性较强,易于将液体电解质吸附其内,且其链段中极性基团与锂离子有络合作用,可促进锂盐离解,增加锂离子含量,提高室温离子导电率,以达到实用的10~(-3)S cm~(-1)水平。此外,改性PVdF多孔膜凝胶聚合物电解质电化学窗口均超过4.5V,电化学稳定性好。 上述设计的凝胶聚合物电解质,制备方法简便,性能良好,具有实际应用价值。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM912

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡邦成;锰在锂离子电池电极材料中的应用[J];中国锰业;1999年03期
2 庄全超,武山,刘文元,陆兆达;锂离子电池材料研究进展[J];电池;2003年02期
3 刘宇,解晶莹,杨军,王可,王保峰;锂离子电池中SnCu_x/CMS复合材料的制备[J];电化学;2003年01期
4 廖红英,程宝英,郝志强;锂离子电池电解液[J];新材料产业;2003年09期
5 路秋生;锂离子电池充电保护集成电路UCC3957[J];电子产品世界;2004年09期
6 ;选择好电池 手机通信有保障[J];大众标准化;2004年12期
7 顾惠敏,翟玉春,王伟;锂离子电池正极材料的研究和发展[J];新材料产业;2004年10期
8 张冬冬;朱家海;;从USB端口充电的锂离子电池充电电路[J];电子元器件应用;2004年06期
9 文钟晟,谢晓华,王可,杨军,解晶莹;锂离子电池中高容量硅铝/碳复合负极材料的制备与性能研究[J];无机材料学报;2005年01期
10 施志聪,杨勇;聚阴离子型锂离子电池正极材料研究进展[J];化学进展;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 褚君尉;李晟;詹星月;王连邦;马淳安;;锂离子电池锡合金材料的制备及性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
2 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
3 姚晓林;陈春华;;提高锂离子电池安全性的电解液添加剂探索[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 冯祥明;郑金云;;含磷阻燃剂在锂离子电池中应用研究[A];第七届全国磷化学化工暨第四届海峡化学生物学、生物技术与医药发展讨论会论文集[C];2006年
6 柳红东;黄佳木;李新禄;刘佳;张育新;;锂离子电池SnO_2/石墨烯复合负极材料的制备及其电化学性能[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
7 郑洪河;秦建华;石磊;小久见善八;;锂离子电池新型电解液添加剂研究与开发[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 余碧涛;程丽;仇卫华;李福燊;;亚硫酸乙烯酯添加剂改善锂离子电池循环性能的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 欧阳楚英;施思齐;陈立泉;;锂离子电池氧化物电极材料离子动力学研究进展[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
10 王莉;李建军;万春荣;何向明;;硫化聚丙烯腈可逆储锂材料研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗海基;日开发出新型锂离子电池[N];中国有色金属报;2003年
2 兴 华;劣质锂离子电池引发隐忧[N];中国质量报;2004年
3 记者 王小龙;“豆荚”复合材料可延长锂离子电池使用寿命[N];科技日报;2011年
4 本报记者 张迎增;锂离子电池:澳柯玛异军突起[N];中国高新技术产业导报;2002年
5 本报记者 纪爱玲;示范工程催生锂电池产业良机技术有待提高[N];中国高新技术产业导报;2009年
6 潘葆铸;锂离子电池设备打入日本市场[N];中国工业报;2004年
7 江苏 严拥军;锂离子电池充电器的仿制与改进[N];电子报;2004年
8 记者 李玮 通讯员 孟祥成;我市一大型锂离子电池项目获得省发改委批复[N];菏泽日报;2009年
9 记者 汪炜;2012年 上海锂电池汽车实现产业化[N];上海科技报;2009年
10 记者 刘志强;锂离子电池生产线在贵州投产[N];科技日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
2 罗文斌;Al、Mg和Mn-Mg掺杂对LiCoO_2和LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2结构、电化学和热稳定性能的影响[D];中南大学;2010年
3 崔艳华;全固态薄膜锂离子电池新型电极材料的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
5 周晓荣;电子自旋共振和质谱在化学电源研究中的应用[D];武汉大学;2004年
6 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
7 储艳秋;锂离子电池薄膜电极材料的制备及其电化学性质研究[D];复旦大学;2003年
8 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
9 禹筱元;层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2与改性尖晶石LiMn_2O_4的研究[D];中南大学;2005年
10 马玉林;锂离子电池用含磷酸酯阻燃剂电解液的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万丽娟;石墨烯的制备及其改性锂离子电池电极材料的研究[D];西北大学;2011年
2 刘琳;锂离子电池聚合物凝胶电解质的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 芮先宏;锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
5 郎丰饶;锂电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2制备及结构表征[D];东北师范大学;2010年
6 何理;锂离子电池纳米ZnS/C负极材料制备及性能[D];上海交通大学;2011年
7 杜楠;锂离子电池回收利用过程管理设计及研究[D];首都经济贸易大学;2004年
8 姜冬冬;用于锂离子电池的锡基纳米结构电极的研究[D];复旦大学;2010年
9 仇征;新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究[D];上海交通大学;2010年
10 颜景丹;Sn_xTi_(1-x)O_2固溶体锂离子电池负极材料的研究[D];北京化工大学;2010年
 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