改性的二氧化硅填料填充PEO--PEI基全固態(tài)電解質(zhì)的制備和研究.pdf

1、鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好等突出優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)下很好的一種新能源形式。電解質(zhì)作為其組成的關(guān)鍵部分，很大程度上決定了電池的性能。其中聚合物固態(tài)電解質(zhì)由于其安全性高、柔韌性好以及良好的機(jī)械強(qiáng)度，具有非常好的應(yīng)用前景，但其室溫離子電導(dǎo)率低對(duì)其能夠真正應(yīng)用提出了很大的挑戰(zhàn)。添加納米填料以及共混改性都是提高固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率的有效手段，但直接添加納米顆粒的方法顆粒間易團(tuán)聚、聚合物與陶瓷填料相容性差、聚合物結(jié)晶度高等問題使電導(dǎo)率

2、提高有限。在納米顆粒表面接枝聚合物能夠通過其空間位阻效應(yīng)提高納米粒子的分散性，同時(shí)能夠提高鏈段的運(yùn)動(dòng)性。本文從提高離子電導(dǎo)率出發(fā)，將添加改性納米填料和聚合物共混的方法相結(jié)合，制備得到了SiO2/PDA/PEI+PEO+PEI+LiClO4體系以及SiO2/PGMA+PEO+PEI+LiClO4體系的全固態(tài)電解質(zhì)。
　　本文首先采用不同形態(tài)和粒徑的SiO2，利用多巴胺自聚的原理，在SiO2表面包覆上了多巴胺，再利用聚多巴胺層上的酚羥

3、基進(jìn)行二次改性，接枝上了聚合物PEI。將改性后的顆粒加入到PEO/PEI基共混體系中，制得電解質(zhì)膜。通過表征測(cè)試可以得出，多巴胺、PEI在SiO2表面均勻包覆和接枝，改性后的納米填料在聚合物基體中分散良好，制得的固態(tài)電解質(zhì)膜具有較低的結(jié)晶度和良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。將該固態(tài)電解質(zhì)組裝成電池測(cè)試電化學(xué)性能表明，與純PEO等對(duì)比體系相比，本實(shí)驗(yàn)所制備的電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率大幅度提高，其中50nm介孔SiO2體系的電導(dǎo)率最高，為1.76×10-4

4、S·cm-1。各體系的80℃離子電導(dǎo)率均達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)。此外各體系均具有較高的鋰離子遷移數(shù)和合適的電化學(xué)窗口，電化學(xué)穩(wěn)定性良好。
　　此外，本文利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的原理，在SiO2表面接枝上了聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA），并將其加入到PEO/PEI基共混體系中，制得電解質(zhì)膜。通過表征手段可以得知PGMA包覆均勻，納米填料分散良好，電解質(zhì)膜結(jié)晶度低、高溫?zé)岱€(wěn)定性良好。通過電化學(xué)測(cè)試，該電解質(zhì)具有較高的室溫離