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新型光固化含氟聚合物电解质的研究

陈理文  
【摘要】: 凝胶聚合物锂离子电池作为新型的锂离子二次电池,不仅具有液态锂离子电池的电导率高、能量密度高、循环寿命长等特点,而且电池中不存在游离的电解液,具有液态锂离子电池无法比拟的安全性能和良好的加工性能。聚合物锂离子二次电池的关键技术是制备聚合物电解质,因此聚合物电解质膜得到了广泛的关注。 本论文利用紫外光引发聚合的方法,制备了新型的含氟凝胶聚合物电解质膜,以希望获得具有良好的机械性能、电化学性能和热稳定性的,可用于锂离子电池的聚合物电解质膜。 首先,本文采用紫外光引发聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)与丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚,得到二元聚合物膜。再用该二元聚合物膜制备凝胶聚合物电解质膜。通过FTIR,SEM研究了二元聚合物电解质膜的组成和结构,通过DSC、交流阻抗等技术和手段,研究组分的不同对二元聚合物膜热力学性能和电化学性能的影响。该系列的二元聚合物电解质膜室温下电导率最高可达1.14×10~(-3)S·cm~(-1)。其次,引入第三组分甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯(TFEMA),制备一系列不同组分的PEGDMA/AMPS/TFEMA三元凝胶聚合物电解质膜。与二元体系相比,三元凝胶聚合物电解质膜具有更好的尺寸稳定性和热稳定性。其中,PEGDMA/AMPS/TFEM质量比为60/35/5时,电解质膜的综合性能最佳,室温下电导率可达1.76×10~(-3) S·cm~(-1),电化学窗口达5.0V。该电解质膜完全适用于锂离子电池的应用要求。


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