PEO基復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備、改性、表征及應(yīng)用研究.pdf

1、本文針對機(jī)械混合法制備復(fù)合聚合物電解質(zhì)(CSPE)過程中無機(jī)填料易聚集成團(tuán)，分散不均勻的問題，結(jié)合原位復(fù)合和偶聯(lián)劑改性兩種手段來改善無機(jī)填料在聚合物基體中的分散狀態(tài)，制備了PEO／LiClO<,4>／SiO<,2>、PEO／LiClO<,4.／KH560-8iO<,2>復(fù)合聚合物電解質(zhì)，采用掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、差熱(DTA)、熱重(TG)、示差掃描量熱(DSC)、X-射線衍射(XRD)、交流阻抗等測試技術(shù)對所制備

2、CSPE材料的表面形貌、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶行為和離子導(dǎo)電性能等進(jìn)行了表征，通過對結(jié)果的分析探討了原位復(fù)合SiO<,2>和偶聯(lián)劑KH560改性SiO<,2>對CSPE材料導(dǎo)電性能的增強(qiáng)機(jī)制。 SEM和AFM結(jié)果表明，KH560改性后的SiO<,2>粒子粒徑分布較窄，平均粒徑由改性前的65nm減小到35nm，在聚合物膜中分散均勻，沒有發(fā)生團(tuán)聚。DTA與TG結(jié)果表明，添加SiO<,2>提高了聚合物電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性。從DSC與XRD結(jié)果可知

3、，添加SiO<,2>具有抑制聚合物電解質(zhì)體系結(jié)晶的作用，而添加KH560改性的SiO<,2>后，這種抑止體系結(jié)晶的作用更加顯著。通過交流阻抗譜圖計(jì)算的電導(dǎo)率結(jié)果表明，添加SiO<,2>能夠明顯提高PEO基聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。兩種電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率都是隨著SiO<,2>含量的增加先不斷增大，當(dāng)SiO<,2>含量達(dá)到10wt％時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最大值，繼續(xù)增加SiO<,2>含量，電導(dǎo)率反而減小。無論SiO<,2>含量的高低，復(fù)合了改性SiO

4、<,2>的CSPE體系電導(dǎo)率都比復(fù)合未改性SiO<,2>的要高。 離子電導(dǎo)率增強(qiáng)的機(jī)制主要是SiO<,2>的加入降低了CSPE體系的結(jié)晶度并有可能形成了具有高導(dǎo)電性的聚合物電解質(zhì)／無機(jī)填料界面層。由于改性后的SiO<,2>在PEO基體中粒徑減小，分散均勻，能更有效地抑制體系結(jié)晶并獲得更多具有高導(dǎo)電性的界面層，因此添加改性SiO<,2>對體系離子電導(dǎo)率的增強(qiáng)效果更佳明顯。 為了表征原位復(fù)合法制備的聚合物電解質(zhì)實(shí)際應(yīng)用于鋰離

5、子電池后的性能如何，將通過原位復(fù)合法制各的電導(dǎo)率相對較高的兩種電解質(zhì)PEO／LiClO<,4>／TiO<,2>、PEO／LiClO<,4>／KH560-SlO<,2>分別與正負(fù)極極片一起組裝成全固態(tài)聚合物鋰離子電池，對電池的循環(huán)伏安、首次充放電、不同電流下放電、不同溫度下放電以及放電循環(huán)等性能進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，所組裝的電池在60℃以上充放電電壓平臺平穩(wěn)，首次放電容量不低于90mAh·g<'-1>，容量隨放電電流的增加而減小，隨溫