微孔凝胶聚合物电解质的制备与表征

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maiapink
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚合物电解质在化学电源、电致显色、光电化学和化学传感器等方面有着广泛的用途。固体聚合物电解质(SPE)不含任何有机液体,性能安全,能制成任意形状,但是在室温下的离子电导率只有10-7~10-8S·cm-1的数量级,仍然达不到应用要求。纯凝胶聚合物电解质(GPE)集合了固体电解质的柔韧性好与液体电解质易于扩散的特点,克服了液体电解质易在电极表面生成易燃物质及漏液的缺点,使电池的设计更自由。并且GPE室温离子电导率可达10-3S·cm-1数量级,已经能基本满足应用的要求,但是仍然比液态电解液的电导率(10-2S·cm-1)偏低,使得由其组装而成的锂离子电池的大电流充放电和低温性能都大大的降低。由于小分子溶剂的存在,使GPE存在挥发性较大、电化学稳定性及热稳定性较差、机械强度不高、电解质与电极界面稳定性差等缺点。除此之外,GPE的整个制备工艺过程对水分的要求很高,使得生产设备投资大、成本高。本论文针对纯凝胶聚合物电解质现存的问题展开了研究,引入导电聚合物聚2,5-二羟基苯胺(PDHA),首次制备了聚偏氟乙烯-聚2,5-二羟基苯胺(PVDF-PDHA)和聚偏氟乙烯-聚氧化乙烯-聚2,5-二羟基苯胺(PVDF-PEO-PDHA)两种体系的微孔聚合物电解质膜,采用简单的相转变方法避免了制备电解质基体过程中对水分的要求,通过场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)、热重分析(TG)、孔隙率、吸液率、体积电阻测试,对微孔膜的表面形态、热稳定性以及电子电导率等性能进行了较详细的研究。最后,将微孔膜浸入电解液中凝胶化,得到微孔凝胶聚合物电解质,通过线性扫描、电化学阻抗对其电化学性能进行了表征。主要研究结果如下:溶剂的选择表明以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂时制备的两种体系的孔隙率及吸液率均大于以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂时的测试结果,使得以DMF为溶剂时电解质的室温离子电导率高于NMP为溶剂体系的室温离子电导率。电化学阻抗测试结果表明,随着PDHA含量的增加,微孔凝胶聚合物电解质的室温离子电导率有了明显的提高。PVDF-PDHA体系在PDHA含量为0.2(wt% vs PVDF)时室温离子电导率最高可达4.2×10-3S·cm-1, PVDF-PEO-PDHA体系在PDHA含量为0.3 (wt% vs PVDF)时室温离子电导率最高可达1.5×10-2S·cm-1,这一数值已经达到了液态电解液离子电导率的数量级(10-2S·cm-1)。继续增加PDHA的含量,两体系的室温离子电导率减小综合分析孔隙率、吸液率以及室温离子电导率的变化我们得出,体系离子电导率的增加不是单纯靠孔隙率和吸液率的提高来增加的,而是存在其它机制,由于PDHA的特殊结构以及其在溶剂中的溶解性能较差,离子电导率随PDHA含量的变化规律符合有效介质理论。FE-SEM显示电解质膜具有丰富的微孔结构,微孔内部之间具有良好的贯通性,为储存在微孔中的液体电解质建立了一个连续通道,有利于电解质盐离子的传输。线性扫描曲线表明,两体系的电化学稳定窗口为3.5V,可以作为较低输出电压的锂离子电池和有机电解液超级电容器的电解质使用。热重分析表明PVDF-PDHA体系的最高热分解温度可达250℃; PVDF-PEO-PDHA体系的最高热分解温度可达230℃,适用于锂离子电池。
其他文献
诚信是中华民族的传统美德,也是全人类所认同的道德规范。近年来,由于社会转型时期各种消极因素的影响,人们的道德思想和价值观念受到巨大的冲击,诚信危机迅速蔓延到社会的各
东北城市工业用地的调整和国家振兴老工业基地的方针与政策,给东北各大城市工业场所环境的改善带来契机,但在工业景观遗存转型过程中,很多具有重要历史意义的工业场所已经遭
幼儿教师是一个技能性很强的职业,幼师艺术教育的重要课程是音乐素养的培养、音乐学习能力的提高,同时也是幼儿师范音乐教学的目标之一。由于目前在教学实践中尚存在问题,如
自然界中色彩分为无彩色与有彩色两大类,而不论是哪一类,都已经融入了我们的生活,让我们的世界变得五彩缤纷.作为皈式设计的构成要素之一,色彩具有一种强大的视觉力量,因此了
本文主要概括分析了新建的混凝土(混凝土)企业的绿色环保优质理念,并提出了若干新建混凝土企业的绿色环保建设发展实施措施,以便于今后更好地将绿色环保优质理念融入至新建混
目的观察针药结合治疗未破裂卵泡黄素化综合征临床疗效。方法将60例未破裂卵泡黄素化综合征患者随机分为2组,对照组30例给予绒毛膜促性腺激素治疗,观察组30例在此基础上给予
成语是一个民族的语言和文化的重要组成部分。英汉民族历史悠长,文化灿烂,都有着极为丰富的习语,作为文化交流的媒介,成语的翻译极其重要。不同文化之间的相似性给成语翻译带
商业银行是经营货币的特殊企业,在社会经济活动中具有特殊职能,同时银行作为一个高风险、高负债的行业,它的一举一动也牵动着社会各界的神经。目前我国正处于金融业快速发展
畜禽疾病特别是病毒性疾病仍然是阻碍养殖业健康发展的瓶颈,疫苗是防治疾病最有效的方法。但是,近几年由于免疫抑制性病毒的普遍存在,预防工作变得异常艰难,国内外学者一直致