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离子液体聚合物电解质和SnO_2-石墨烯复合负极材料研究

汤正林  
【摘要】: 在目前研究的基础上,本论文主要研究两种离子液体聚合物电解质体系:一种是由1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMImBF4)和丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)的三元共聚物组成的含离子液体的凝胶聚合物电解质。用FT-IR来研究体系的化学结构以及离子液体和聚合物基体之间的相互作用。用交流复阻抗谱进行表征,并设计了等效电路来模拟和分析电解质的导电性。应用时温等效原理和WLF方程来分析和讨论离子液体含量、锂盐种类及锂盐浓度对体系的动态力学性能、自由体积、链段的移动性、松弛时间和电导率的影响。 另外一种是由乙烯基咪唑四氟硼酸盐(VyImBF4)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)的共聚物组成的离子液体共聚凝胶聚合物电解质,这为将离子液体引入聚合物电解质的研究提供了一种新的方法。研究了电导率的温度依赖性和导电机理,以及其与共聚物中VyImBF4的含量、EC和LiClO4浓度之间的关系。石墨烯是一种具有优异性能的新型碳纳米材料,制备工艺是限制其应用的重要因素。本论文通过石墨的氧化、超声剥离和化学还原的方法,提出了一种制备工艺容易控制且可以较快地制备较高质量的石墨烯纳米薄膜的新方法,成功地解决了石墨烯的制备工艺问题。同时,采用XRD、TEM和TGA等表征手段对其晶体结构、形貌和热稳定性进行验证和分析。 本论文首次提出用水热法合成新型的石墨烯与SnO2的复合物。采用XRD、TEM和TGA等手段对其晶体结构、形貌和热稳定性进行研究。并分析和研究了SnO2-Graphene复合物的形成机理和形态的影响因素,以及其作为负极材料应用于锂电池中的电化学性能。 本论文致力于合成两种离子液体聚合物电解质体系:含离子液体的凝胶聚合物电解质和离子液体共聚凝胶聚合物电解质,明确合成的电解质材料结构与性能的关系及导电机理;同时,制备新型的石墨烯纳米薄膜和合成SnO2-Graphene复合物,并将复合物作为负极材料应用于锂离子电池中,以获得具有应用前景的两种体系的离子液体聚合物电解质材料和SnO2-Graphene复合负极材料。


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