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聚咪唑类离子液体聚合物电解质的研究

杜秋亮  
【摘要】:自从Wright等发现聚合物体系的导电性之后,固态聚合物电解质(SPE)引起了极大的关注。SPEs具有优良的物理和电化学性能,比如良好的成膜性、无自由液体相、相对较高的离子电导率和较宽的电化学窗口,可以运用在各类电化学器件中,比如锂离子二次电池、电致变色器件、生物传感器等。最近,离子液体作为一种新颖的电解质也引起了广泛的关注。因为离子液体仅由离子组成,所以它一般具有较高的离子浓度、低的蒸汽压、高的离子电导率、优良的电化学和热稳定性。 本文第二章用溶液聚合法制备了聚离子液体:聚[1-乙烯基-3-乙酸甲酯基咪唑二(三氟甲基磺酰亚胺)](PMVIm-TFSI)。PMVIm-TFSI和二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI),将其与聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)[P(MMA-VAc)]共混制得了不同比例的聚合物电解质。核磁共振(1HNMR)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC impedance)等测试结果表明PMVIm-TFSI掺杂到P(MMA-VAc)和LiTFSI组成的电解质中时其物理性能和电化学性能都得到了提高。该共混电解质(透过率≥90%)还可以运用到电致变色器件(ECD)导电离子材料中,也显示出了优良的电化学性能。此外,本文第三章还利用不同链长的酯基来修饰单体咪唑环,以不同质量浓度AIBN作为引发剂用溶液聚合的方法并通过和LiTFSI进行阴离子交换反应合成了一系列不同聚合度的聚离子液体。共混聚合物电解质是由聚离子液体、P(MMA-VAc)、LiTFSI共混制得,并通过相应的测试来研究了链长和聚合度对聚合物电解质电导率、热稳定性的影响。实验结果表明,聚离子液体的加入对电导率和热稳定性均有较大幅度的改善。


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