高性能鋰離子電池用TPU-PVDF-PS凝膠聚合物電解質(zhì)的制備與研究.pdf

1、科技飛速發(fā)展，尋找新型環(huán)保的綠色能源已成為了當(dāng)今時(shí)代的主題。聚合物鋰離子電池作為環(huán)保綠色能源的一個(gè)重要分支更是成為了研究的焦點(diǎn)。聚合物鋰離子電池的電壓高、環(huán)境污染小、壽命長(zhǎng)，形狀適應(yīng)性強(qiáng)、質(zhì)量比容量和充放電容量高、安全性能好等。特別是含氟的電解質(zhì)由于在電化學(xué)穩(wěn)定性和親和性方面的優(yōu)越性備受關(guān)注。本論文中，我們使用電紡技術(shù)并用熱塑性聚氨酯(TPU)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚苯乙烯（PS）這三種性能優(yōu)越的高分子聚合物材料作為基體制備出電紡膜

2、，再將之活化，得到凝膠聚合物電解質(zhì)(Gel Polymer Electrolyte，GPE)。通過(guò)一系列的測(cè)試，該種GPE的機(jī)械性能優(yōu)越，離子電導(dǎo)率較高，電化學(xué)穩(wěn)定性能良好，適合應(yīng)用于鋰離子電池中。本文內(nèi)容包括以下三個(gè)部分：
　　第一部分：室溫下，利用靜電紡絲技術(shù)制備出 TPU/PS、PVDF/PS和TPU/PVDF/PS電紡膜，再將制備出的這三種膜分別浸入1 M LiClO4–EC/PC電解液中進(jìn)行活化，即得到 GPE。研究發(fā)現(xiàn)

3、，以 TPU/PVDF/PS為基的 GPE的離子電導(dǎo)率高達(dá)5.46 mS cm-1，電化學(xué)穩(wěn)定窗口為5.9V，組裝的電池首次放電容量達(dá)到169.5mAh g-1，約為L(zhǎng)iFePO4理論容量的99.9％，拉伸強(qiáng)度為12.8 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為99.4％。研究表明以TPU/PVDF/PS為基的GPE的性能是最優(yōu)越的。
　　第二部分：通過(guò)靜電紡絲制備出不同濃度的TPU/PVDF/PS電紡膜，然后將這些膜分別浸入1 M LiClO4–E

4、C/PC電解液中進(jìn)行活化，得到GPE。在0.1C下，濃度為10％的TPU/PVDF/PS為基的GPE組裝成的鋰離子電池首次充放電容量分別達(dá)到169.8mAh g-1和169.6mAh g-1，再經(jīng)過(guò)50次充放電循環(huán)后，衰減很小，放電容量依舊高達(dá)164.3mAh g-1。實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果清晰地表明：濃度為10％的TPU/PVDF/PS基電紡膜最適合作為鋰離子電池的隔膜材料。
　　第三部分：用靜電紡絲法制備出不同質(zhì)量配比的TPU/PVD