溶胶-凝胶中的锂化过程以及其在聚苯乙烯降解催化剂和锂离子聚合物固态电解质中的应用

摘要

通过一系列实验,我们发现:用溶胶凝胶法制备的硼酸锂化物可以极大的降低聚苯乙烯的热分解温度。对溶胶凝胶法制备的实验产物,我们进行了XRD分析和拉曼光谱的分析。XRD的数据表明溶胶凝胶法制备的产物是硼酸,拉曼光谱指出Li+离子富集在H3BO3的表面,或者在B-O键中与O络合。与此同时,我们还使用差热分析(TGA)测量了添加硼酸锂化物后的聚苯乙烯热降解温度,发现其降解温度最高可以降低70℃。
　　 为了解释聚苯乙烯热降解温度降低的原因,我们在高温中使用XRD对硼酸锂化物进行了研究,发现热降解温度的降低是由于Li+和H3BO3反应所产生的H+引起的。该研究同时表明,热降解温度会被Li+浓度,或者Li-O络合的浓度所影响。
　　 使用溶胶-凝胶法在LiClO4存在的情况下,原位聚合合成了锂化聚硼硅氧烷,在和PEO混合在镍片上涂膜后,得到了锂离子电池聚合物电解质(SPE)。聚合物电解质相对低的玻璃化转变温度源于我们原位聚合的策略,因为聚合时,较大的ClO4-离子的存在,使聚合物能够创造额外的“自由体积”。因为将硼嵌入聚合物主链而带来的lewis酸碱作用,能够降低锂离子和聚合物链之间的相互作用。我们得到了聚合物电解质室温电导率最大可以达到0.64×10-3 S·cm-1,非常接近锂离子电池的理想电导率(1.0×10-3S·cm-1)。
　　 本文简要描述了实验的环境,研究数据,以及对数据详细的分析与讨论。