離子液體聚合物電解質(zhì)膜的制備研究.pdf

1、電解質(zhì)是鋰離子電池的重要組成部分，鋰離子電池的安全性能主要取決于電解質(zhì)的性能。使用凝膠型離子液體聚合物電解質(zhì)可以有效避免傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的漏液問題，改善電池的能量密度和安全性能，并可實現(xiàn)電池的輕便化和薄型化。離子液體以其無揮發(fā)性、不易燃、蒸汽壓低、綠色環(huán)保、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬等優(yōu)點，逐漸成為聚合物電解質(zhì)膜組成的一部分，即，離子液體聚合物電解質(zhì)(IL-PE)。本文選擇溴化 N-甲基-N-丙基吡咯烷(Py13Br)與雙三氟甲磺酰亞胺基鋰(L

2、iTFSI)反應(yīng)得到 N-甲基-N-丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺(Py13TFSI)以及二乙基乙基甲醚基甲銨雙三氟甲磺酰亞胺（DEEYTFSI）。
　　利用紫外光交聯(lián)固化技術(shù)，以聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、離子液體(Py13TFSI、DEEYTFSI)、鋰鹽(LiTFSI)、交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)和增塑劑(過氧化苯甲酰、N,N-二甲基甲酰胺)為原料，并利用單因素實驗對離子液體聚合物電解質(zhì)膜組成

3、進(jìn)行了優(yōu)化，獲得了最優(yōu)的離子液體聚合物電解質(zhì)膜。
　　采用掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重(TG)、原子力顯微鏡(AFM)、交流阻抗(EIS)、循環(huán)伏安(CV)、線性掃描(LSV)等測試方法對DEEYTFSI/PUA/PMMA、Py13TFSI/PUA/PMMA電解質(zhì)膜的性能進(jìn)行了表征，并且分析了Li/IL-PE/LiFePO4半電池的穩(wěn)定性和循環(huán)性能。結(jié)果表明，加入離子液體DEEYTFSI的電解質(zhì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口約為6 V，電化

4、學(xué)穩(wěn)定性非常高。在室溫下電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率約為2.67×10-4 S·cm-1，鋰離子遷移數(shù)約為0.34。加入離子液體Py13TFSI的電解質(zhì)膜呈現(xiàn)出鏈與鏈交聯(lián)網(wǎng)狀，并且在不考慮揮發(fā)的殘余溶劑時，低于250℃是穩(wěn)定的，直到380℃才會分解。凝膠型離子液體聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口約為4.8 V，該電解質(zhì)膜具有足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性。在室溫下電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率約為1.37×10-3 S·cm-1，鋰離子遷移數(shù)約為0.22。凝膠型離子液體