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《西北师范大学》 2006年
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聚合物固体电解质的制备及性能研究

郭小芳  
【摘要】: 聚合物固体电解质(SPE)由于具有质轻、易成膜等优点,在二次电池、电致变色器件、化学晶体管等方面具有潜在的应用价值,因而成为高分子研究领域近30年来非常引人注目的热门课题。聚合物固体电解质经过一、二代的研究,其性能得到了较大的改善,通过共聚、共混、支化、嵌段、增塑等方法降低了分子链的规整性,使导电率得到了提高;凝胶型聚合物固体电解质导电率更高,可达到10~(-2)S/cm。聚合物固体电解质的研究现已进入第三代,在聚合物固体电解质中添加增塑剂或无机粒子得到的无机粉体-聚合物复合固体电解质,被称为第三代聚合物固体电解质,此类电解质已成为大家关注的焦点。本论文设计合成了三类无机粒子-聚合物复合固体电解质,研究了它们的微观结构、热稳定性和离子导电性。 人们对离子-电子混合传导聚合物的研究,主要目的是为了利用它来提高微电子装置的导电性。它能同时提供离子和电子导电通道,并能形成宏观均一的微观相分离结构,用其代替电子导电聚合物与离子导电聚合物组成的简单复合物,可避免材料的非均相性对装置性能产生的不利影响。离子-电子混合传导聚合物可用于全固态锂二次电池的正极活性材料、LEC中的电致发光材料、电致变色器件中的对电极层材料、固态传感器中的敏感元件及光刻技术等。本论文设计合成了两类离子-电子混合导体,研究了其微观结构、热稳定性和导电性。全文包括五个部分。 1.对聚合物固体电解质的发展、分类、导电机理、研究方法及研究进展进行了综述,并对其发展前景进行了展望。对导电聚合物的定义、特点、分类、导电机理、性能和应用进行了综述。阐述了本论文的选题依据。共引用文献150篇。 2.根据离子-电子混合导体的制备方法,以氧亚甲基相连的聚氧乙烯锂盐络合物与聚吡咯为原料,采用溶液共混法来合成离子-电子混合导体。用红外光谱(FT-IR)表征分析聚合物及其络合物、聚吡咯及混合导体的结构与所设计一致。热重和量热分析表明此系列混合导体热稳定性较好。利用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)观察分析了聚合物表面形态和微观结构。测定了它们在室温下的交流阻抗谱,根据模拟等效电路分析计算电导率最高为10~(-6)S/cm。本文依据交流阻抗测试电导的装置结构,提出模拟等效电路,能较好的模拟实验数据,具有一定的普适性。 3.利用无机粉体-聚合物复合电解质理论,以纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和埃洛石为无机粒子,氧亚甲基相连的聚氧乙烯嵌段聚合物为基体,与高氯酸锂络合,制备了三类无机粉体-聚合物复合电解质。用红外光谱表征了化学结构。扫描电镜和透射电镜观察该类聚合物的表面形态、分子堆积模式。X射线衍射分析证明此类聚合物电解质为无定形态,有利于离子导电。DSC分析结果表明,该类聚合物热稳定性较好。通过作交流阻抗可知离子电导率室温下最大可达10~(-6)S/cm。 4.利用氧亚甲基相连的聚氧乙烯多嵌段聚合物与聚吡咯/二氧化硅复合材料采用溶液共混法制备离子—电子混合导体。采用红外光谱分析化学结构,扫描电镜和透射电镜观察表面形态和微观结构。X射线衍射分析证明此类混合导体为无定形态。热分析表明它有很好的热稳定性。用交流阻抗谱来分析其导电性,可知导电率最高可达10~(-5)S/cm。 5.对全文进行总结。分析比较各个系列的导电性及其它性能的差别,并探讨了原因。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O631

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