基于單離子導(dǎo)電的聚合物鋰離子電解質(zhì)膜的研究.pdf

1、目前便攜式消費(fèi)電子設(shè)備大多都利用聚合物鋰離子電池作為動(dòng)力源。由于聚合物電解質(zhì)具有結(jié)構(gòu)緊湊,安全可靠,外形適應(yīng)性好等特點(diǎn),逐漸成為當(dāng)今電解質(zhì)材料的研究熱點(diǎn)。但常見(jiàn)聚合物電解質(zhì)是雙離子導(dǎo)體,存在濃差極化,嚴(yán)重影響電池的循環(huán)和壽命。單離子導(dǎo)體可以解決這一問(wèn)題。本文利用全氟磺酸聚合物為基體,制得單離子導(dǎo)電的聚合物鋰離子電解質(zhì)膜。
　　本文的主要工作內(nèi)容有:
　　(1)將鋰化后的Nafion樹脂與聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制備

2、得到新的固態(tài)單一離子聚合物鋰離子電解質(zhì)膜,并對(duì)該電解質(zhì)膜的熱化學(xué)穩(wěn)定性,機(jī)械強(qiáng)度,微觀形貌以及電化學(xué)性能等進(jìn)行了測(cè)試和分析。TGA測(cè)試表明該電解質(zhì)膜在250℃以下具有較好的熱穩(wěn)定性;拉伸強(qiáng)度最大可達(dá)到4.25MPa;當(dāng)EO/Li+為20時(shí),電解質(zhì)膜的鋰離子電導(dǎo)率可以分別達(dá)到2.16×10-5 S cm-1(40℃)和4.26×10-4 S cm-1(100℃);此外,該電解質(zhì)膜的鋰離子遷移數(shù)大于0.9,接近于單一鋰離子導(dǎo)體。所制備的電解

3、質(zhì)膜有望在中高溫鋰電池中得到應(yīng)用。
　　(2)通過(guò)共混的方法,將聚合物基體Nafion溶液、無(wú)機(jī)粒子SiO2攪拌混合,并用溶液澆鑄法成膜后鋰化,制備得到Nafion-Li/PC/SiO2凝膠聚合物電解質(zhì)。當(dāng)SiO2添加量為4％時(shí),其室溫電導(dǎo)率能到達(dá)2.29×10-4 S cm-1。TGA測(cè)試表明400℃時(shí)電解質(zhì)膜僅有5%的重量損失, CV曲線可以看出其電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到4.5V,鋰離子遷移數(shù)接近于1。將Nafion-Li/PC/4