PVDF基复合凝胶聚合物电解质的制备及其性能研究

摘要

聚合物锂离子电池是目前锂电池研究的最高水平，它不仅具有液态锂离子电池的特点，而且还在形状设计、容量、充放电效率、循环寿命和环保性能等方面更具优势。此外，聚合物锂离子电池还不存在液态电解质电池所存在的漏液污染和燃烧爆炸等问题，从根本上解决安全隐患。
　　本文重点研究了聚偏氟乙烯(PVDF)基体的复合多孔凝胶聚合物电解质，用不同方法设计制备了三种复合多孔凝胶聚合物电解质：(1)采用原位聚合和溶胶凝胶法制备出新型添加剂SiO2(Li+)，以浸没沉淀法制备出复合多孔凝胶聚合物电解质样品。通过SEM对其形貌进行表征，对样品进行电化学方面的交流阻抗、线性伏安扫描和电池性能进行了测试。研究结果表明，添加5％ SiO2(Li+)的复合聚合物电解质形貌均匀，对应的凝胶聚合物电解质的室温离子电导率达4.6×10-3S/cm，电化学稳定窗口可达5.1V；(2)采用溶液聚合反应与中和反应合成一种新型离子聚合物：聚氨酯锂盐(PLS)，以热相分离法制备出混合多孔凝胶聚合物电解质。电化学性能测试表明，10% PLS共混的复合多孔凝胶聚合物电解质室温离子电导率可达2.5×10-3 S/cm、离子迁移数达0.457、电化学稳定窗口可达4.95 V以及充放电50次循环后的放电容量仍然可达到初始放电容量的89%；(3)采用原位聚合法与酸碱中和法制备出一种有机物包覆无机相的新型有机/无机纳米粒子(SiO2-PAALi)，以静电纺丝法制备出纳米复合凝胶聚合物电解质。机械性能测试表明，掺杂SiO2-PAALi纳米颗粒制备出的静电纺膜，其拉伸强度和断裂伸长率分别可达48.8 MPa和25.6%。电化学测试分析表明，添加SiO2-PAALi颗粒凝胶聚合物电解质的电化学性能得到了很大的提升。其室温离子电导率为3.5×10-3 S/cm、离子电导率与温度的关系符合阿累尼乌斯关系式；电化学稳定窗口可达5.05 V、及充放30次循环后的放电容量仍然可达到初始放电容量的96.99%，表现出良好的循环性能。

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第1章 绪论

1. 1 引言

1. 2 聚合物锂离子电池简介

1. 3 聚合物电解质的制备方法

1. 4聚合物电解质的研究现状及其发展趋势

1. 5本课题的研究内容

第2章 实验仪器、药品与测试分析

2. 1 主要实验原料与试剂

2. 2 主要实验仪器

2. 3测试内容和方法

第3章 浸没沉淀法制备SiO2(Li+)掺杂PVDF基复合多孔凝胶聚合物电解质及其性能研究

3. 1前 言

3. 2 实验部分

3. 3实验结果与分析

3. 4本章小结

第4章 热相分离法制备聚氨酯锂盐(PLS)共混PVDF多孔凝胶聚合物电解质及其性能研究

4. 1 前言

4. 2 实验部分

4. 3 实验结果及分析

4. 4 本章小结

第5章 静电纺丝法制备SiO2-PAALi掺杂PVDF基复合凝胶聚合物电解质及其性能研究

5. 1前言

5. 2 实验部分

5. 3实验结果分析

5. 4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与申请的专利

致谢