聚合物电解质

摘要： 聚合物电解质是解决锂离子电池安全性问题的有效途径之一。考察了由聚环氧乙烷(PEO)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇(PEG)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)组成的固体聚合物电解质膜的性能。采用聚合物共混技术制备了一系列复合聚合物电解质膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜的形态和晶体结构进行了分析,并详细考察了离子电导率、孔隙率和吸液率等性能。PS和PMMA的加入降低了PEO的结晶度,提高了它的拉伸强度。结果表明,当PEO/PS/PMMA膜中各组成质量比为75:10:15时,聚合物电解质膜具有优良的性能,膜的离子电导率为3.56×10^(-4)S·cm^(-1),拉伸强度为11.56MPa,孔隙率达到57.6%,吸液率高达164.3%。

摘要： 随着人类社会经济和科学技术的迅猛发展,能源巨大消耗为人类生产生活带来了潜在的压力,解决能源的高效转化和储存问题迫在眉睫,新型能源转化和储存器件的研究及开发已成为当前的研究热点。以聚合物为基体材料的聚合物电解质赋予了电解质更高的强度和更优良的柔韧性,使二次电池和超级电容器在柔性可穿戴设备领域展现了巨大的应用潜力。聚氨酯由不相容"软段-硬段"的两相结构构成,软段呈橡胶态,赋予材料一定的柔韧性,而由极性基团形成的分子硬段呈玻璃态,可以作为分子间的物理交联点。聚氨酯展现出从"刚性塑料"到"弹性橡胶"的广泛性能调控性,具有优良的分子可设计性,是聚合物电解质的重要基体材料之一。聚氨酯可以通过分子设计、增塑改性、复合改性等手段提升聚合物电解质的综合性能。随着研究的不断深入,聚氨酯的分子结构设计和改性方法不断增多,因此,聚氨酯基聚合物电解质的综合性能也不断提升,从而使其能够广泛应用于锂离子电池、固态超级电容器等柔性储能器件之中。本文根据聚氨酯基电解质的组成结构差异,综述了应用于电化学器件的聚氨酯基聚合物电解质的国内外研究进展,着重介绍了聚醚型聚氨酯基聚合物电解质、聚碳酸酯型聚氨酯基聚合物电解质、共聚改性(聚硅氧烷改性、丙烯酸酯改性)聚氨酯基聚合物电解质及复合改性聚氨酯基聚合物电解质,并展望了聚氨酯基聚合物电解质未来在电化学储能元件领域的发展前景。

摘要： 目前锂离子电池的关键挑战是如何提高电池的能量密度和电池的安全性,使用固态电解质的固态锂电池可以有效地缓解这两个问题。固态电解质是固态电池发展的关键材料。固态聚合物电解质(solid-statepolymer electrolyte,SPE)具有较高的柔韧性、优良的加工性和良好的界面接触性,是固态锂金属电池理想的电解质材料。SPE的离子导电性、电化学窗口以及与电极之间界面的稳定性对固态锂电池的综合性能起着至关重要的作用。根据电化学稳定窗口的不同,本文主要综述了:①低电压稳定SPE,与锂金属具有良好的相容性,通过交联、共混、共聚以及与无机填料复合的方法可以有效降低其结晶度,提升聚合物离子电导率;②高电压稳定SPE体系,能够匹配高电压正极使用,有效提高锂金属电池的能量密度;③多层结构SPE体系,能够同时承受锂金属负极的还原和高电压正极的氧化,为进一步开发高性能SPE和提高电池能量密度提供了新思路。最后,对三种SPE体系进行了总结和展望,指出低电压稳定SPE的研究重点在于提高离子电导率以及力学性能,高电压稳定SPE的关键在于降低材料的最高占据分子轨道(highest occupiedmolecularorbital,HOMO)以及建立正极界面处稳定的CEI层,多层SPE的研究重点在于合适的电池和电极结构设计。构建可与正、负极同时稳定或者同时形成界面钝化层的高导离子聚合物结构是未来的研究重点之一。

摘要： 有机硅聚合物电解质具有较低的玻璃化转变温度、优异的热稳定性、较高的安全性,且其容易改性,因此可以通过简单的化学反应制备性能优异的聚合物固态电解质材料。介绍了有机硅材料(主要为聚硅氧烷和聚倍半硅氧烷)在锂电池聚合物电解质领域的应用,总结了不同有机硅材料对聚合物电解质性能的影响。

摘要： “甲壳”型液晶高分子是一类具有侧链液晶高分子的结构,同时表现出主链液晶高分子性质的液晶高分子。该类液晶高分子具有不同的有序结构,同时表现出优异的结构稳定性和物理性能,使得其在功能材料方面具有广泛的应用。本文总结了近年功能型“甲壳”型液晶高分子的设计与合成、结构与性能等方面的最新进展,所涉及领域包括高温热塑性弹性体、聚合物电解质、光致发光液晶、聚合物电致发光、聚合物太阳能电池,并对其进一步发展做了展望。

摘要： 弹性体或合成橡胶因具有优越的机械性能而被广泛应用于消费品和先进可穿戴电子设备和柔性机器人。研究人员发现,当这种材料被制成三维(3D)结构时,它就像高速公路一样,可以快速传输锂离子,且具有超强的机械韧性,从而使电池充电时间更长,行驶里程更长。佐治亚理工学院与韩国科学技术院(KAIST)合作进行的这项研究成果于2022年1月3日发表于《Nature》杂志。

摘要： 以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEM)为PEO基体,通过自由基聚合反应接枝2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)单体,并用氢氧化锂溶液进行锂化反应,最后得PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固态电解质。PEGMEM为锂离子提供迁移路径,接枝单体AMPS可有效抑制PEGMEM中氧乙烯(EO)链段的结晶,同时将锂离子引入到共聚物中形成单离子电解质。该电解质具有良好的锂离子迁移数和电化学窗口,且与正负电极接触表现出良好的界面相容性,展现了高性能单离子聚合物电解质在提升锂离子电池安全性及倍率循环稳定性上潜在的应用价值。

摘要： 固态聚合物电解质被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和循环性能的关键材料,但仍然存在离子电导率低,界面兼容性差等问题。近年来,基于无机填料与聚合物电解质的高锂离子电导的有机-无机复合电解质备受关注。根据渗流理论,有机-无机界面被认为是复合电解质离子电导率改善的主要原因。因此,设计与优化有机-无机渗流界面对提高复合电解质离子电导率具有重要意义。本文从渗流结构的设计出发,综述了不同维度结构的无机填料用于高锂离子电导的有机-无机复合电解质的研究进展,并对比分析了不同渗流结构的优缺点。基于上述评述,展望了有机-无机复合电解质的未来发展趋势和方向。

摘要： 制约全固态聚合物电解质开发应用的瓶颈在于如何同时实现高离子电导率与高机械强度。采用可逆加成断裂链转移(RAFT)溶液聚合技术,以3-环己烯-1-亚甲基丙烯酸酯(CEA)为后交联单体,聚乙二醇甲醚丙烯酸酯(PEGMA)为导离子单体,制备了不同链结构的全固态聚合物电解质,再通过硫醇-烯烃之间的“点击化学”反应形成化学交联网络结构。所制备的三嵌段共聚物电解质具有独立的导离子中间嵌段,且交联单体位于分子链两端,从而能够同时满足离子电导率与机械强度的要求。该三嵌段共聚物电解质在60°C下的离子电导率为6.13×10^(-5) S/cm,并应用于磷酸亚铁锂/锂(LiFePO_(4)/Li)全固态电池。所得电池在0.5 C下循环130圈后,放电比容量为139.1 mAh/g,容量保持率为97.8%,库仑效率高于99.0%,显示出良好的电化学性能。

摘要： 由于具有较好的安全性和高理论容量,以固态电解质来代替液态电解液的固态锂金属电池研发备受关注,因而固态电解质的开发也显得尤为重要。近期云南大学材料与能源学院郭洪教授团队在新型固态锂金属有机电池研发上取得了最新进展,国际期刊《碳能源》发表了相关研究成果。以往的研究、生产主要集中在硫化物、卤化物、氧化物等无机类电解质,然而这些固态电解质存在刚性及对空气敏感等缺点,影响电池的界面稳定性和循环与倍率性能。近年来,有机聚合物电解质具有柔性易成膜等优势而逐渐引起重视,而共价有机框架材料是一类比较具有应用前景的单离子固态电解质的载体,但需要研究者深入研究活性位点数量和骨架结构对锂离子电导率、迁移数及电池性能的影响规律。基于目前的研究现状以及面临的问题,并结合此前的研究基础,郭洪教授团队设计并制备出3种羧酸锂调控的共价有机框架单锂离子导体材料。

摘要： 本课题组通过相转移法制备了PVDF-HFP聚合物电解质膜,并以LiFePO4以及二氧化硅作为无机填料掺杂.实验结果表明,LiFePO4添加相对于SiO2添加使得聚合物具有更高的离子电导率(2.71×10-3mS/cm),同时也展现出更好的机械强度,热重分析也表明在20-150°C范围内热稳定性良好.在以LiFePO4为正极材料的半电池测试中,聚合物电解质在0.5C下,首圈容量达到147mAh/g,100次循环后容量为131.9mAh/g,减率仅为11.44％.此外,交流阻抗等测试也表明PVDF-HFP/LiFePO4(8％)具有较好的锂离子电导率、更小的本体电阻.

摘要： 本课题组基于聚偏氟乙烯和全氟磺酸膜制备出性能优异的聚合物电解质，研究了纳米二氧化硅或离子液体作为添加剂对其电化学性能的影响。研究结果证实无机填料或离子液体的添加能显著的提高PVDF-HFP聚介物电解质的离子电导率和锂离子迁移数。使用离子液体改性聚合物电解质制作的锂空气电池，离子电导率为4.9x10-5Scm-1，在电流密度为1mAcm-1时，展现了386mAhg-1放电比容量。基于全氟磺酸膜制备的LiTFSI-DMMP/PFSA-Li聚合物电解质，电化学测试表明该电解质室温离子电导率高于PVDF-HFP聚合物电解质一个数量级(1.4x10-4Scm-1)，使用该聚合物电解质制作的锂空气电池，展现出更高的充放电比容量以及倍率性能，在电流密度为1mAcm-1时，放电比容量2471mAhg-1. X射线光电子能谱表明放电产物为锂的氧化物，核磁结构分析证实该电解质在锂空气电池循环过程中结构稳定、没有分解，证明其具有好的电化学稳定性。

摘要： 由于聚合物电解质具有较高的稳定性、较好的机械加工性能和安全性能，因而受到广泛关注。根据制备方法与物理状态分类,综述了近年来聚合物凝胶电解质、复合聚合物电解质以及浸入型聚合物电解质的研究进展，并展望了聚合物电解质的应用前景。

摘要： 合成一种新型超支化聚醚类固体聚合物电解质。通过交流阻抗技术测试分析了电解质的离子导电性能，结果表明：温度、锂盐添加量均对离子电导率有较大影响，当锂盐添加含量为30wt％时.电导率最高(80°C时5.45×10-4 S/cm;室温1.2×10-5 S/cm)。

摘要： 与传统电池相比,锂离子电池具有电压高,能量密度高,工作温度范围宽,使用寿命长等优点。使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景,成为目前广为关注的研究热点。电解质作为锂离子电池的重要组成部分具有不可忽视的重要作用。常用的有机液体电解质由于其存在易泄露、易燃易爆、使电极发生分解反应等缺点,使得锂离子电池的安全性及寿命受到严峻挑战。而聚合物电解质可以很好地解决锂离子电池的这一安全隐患,且聚合物材料的可塑性强,其软物质的特性可以缓解充放电过程中电极承受的压力,提高电池的稳定性及安全性。而目前研究的聚合物电解质多为聚合物与无机锂盐的掺杂混合物,包括全固态聚合物电解质及凝胶聚合物电解质。而这些体系由于抗衡离子也能参与导电,对于研究锂离子的导电行为起到了干扰作用。理想的情况是,合成一种高分子链上含带阴离子基团作为锂离子的抗衡离子,聚合物电解质的导电行为只是与锂离子有关,这对于研究锂离子的导电行为十分重要。据报道咪唑基两性离子有助于一些锂盐中锂离子的解离,从而起到提高离子迁移速率,提高离子电导率的作用。

摘要： 聚合物电解质是近几年发展较快的一类新型电解质，已广泛应用于固态二次电池、固态超级电容器等领域。就镍氢电池而言，碱性聚合物电解质代替6mol/L KOH电解液，不仅避免了电池充放电过程中的负极氧化，电解液干涸及漏液等问题，且质轻可加工成任意形状，有较高的研究价值。本文以PVA 为基质复配少量纳米无机填料(纳米SiO2 、纳米Al2O3)，采用溶液浇铸法制备兼顾电学和力学性能的碱性固态纳米复合聚合物电解质膜。

摘要： 金属锂的理论比容量高达3860mAhg-1,且锂电极的交换电流密度大、极化小,是最理想的高能量密度电池的负极材料。但是,金属锂负极与普通有机电解液界面上锂枝晶的产生,使锂电池存在严重的安全隐患。

摘要： 聚合物电解质燃料电池（PEFC）是一种被看好的发电方式，但是由于目前其造价高昂，很难发展成广泛使用的产品。在一个PEFC 电堆中，最昂贵的部件是质子交换膜、石墨双极板与Pt 催化剂。解决这一问题的可能出路是采用碱性聚合物电解质代替酸性聚合物电解质，因为在碱性介质中可使用非贵金属催化剂与金属双极板， PEFC 的成本有望大幅降低。

摘要： 锂离子电池用聚合物电解质和传统有机电解质相比在电化学稳定性上有较大优势,而且是锂金属二次电池进入实用的主要希望途径之一。本文论述了取一定量PVdF-HFP粉末，锂蒙脱土粉末，丙酮，乙醇在乳化机中搅拌，在干燥过程中丙酮的沸点较低，比较快的从溶液中逸出，待完全干燥，较慢挥发的乙醇富集处形成了微孔。

摘要： 采用甲基丙烯酸甲酯和二乙醇胺通过迈克尔加成反应合成超支化单体,在对甲苯磺酸的催化下进一步合成单分子量分布的树枝状聚合物,并以此为电晕接枝到KH550改性过的纳米SiO2粒子,经核磁共振氢谱、凝胶色谱、红外光谱、热失重分析,结果表明在SiO2纳米粒子表面高度接枝了单分子量分布的树枝状聚合物.

摘要： 一种在热性能、物理性能和离子导电性方面十分出色并且接近实际应用水平的聚合物固体电解质；尤其是完全固体电解质和生产该固体电解质的组合物。具体而言，聚合物固体电解质用组合物的特征在于所述组合物含有共聚物和电解质盐，所述共聚物具有式(I)的重复单元(其中，R1-R3各自独立代表氢原子或C1-C10的烃基；R4a和R4b各自独立代表氢原子或甲基；R5代表氢原子、烃基、酰基或甲硅烷基；m是1-100的整数)和式(II)的重复单元(其中，R6和R8各自独立代表氢原子或C1-C10的烃基；R9代表具有至少一个选自羟基、羧基、环氧基、酸酐基和氨基的官能团的有机基团)。

摘要： 一种在热性能、物理性能和离子导电性方面十分出色并且接近实际应用水平的聚合物固体电解质；尤其是完全固体电解质和生产该固体电解质的组合物。具体而言，聚合物固体电解质用组合物的特征在于所述组合物含有共聚物和电解质盐，所述共聚物具有式(I)的重复单元(其中，R1－R3各自独立代表氢原子或C1－C10的烃基；R4a和R4b各自独立代表氢原子或甲基；R5代表氢原子、烃基、酰基或甲硅烷基；m是1－100的整数)和式(II)的重复单元(其中，R6和R8各自独立代表氢原子或C1－C10的烃基；R9代表具有至少一个选自羟基、羧基、环氧基、酸酐基和氨基的官能团的有机基团)。

摘要： 本发明提供一种含有无机固体电解质、在主链中具有烃聚合物链段及特定键的聚合物、及分散介质的固体电解质组合物、具有含有无机固体电解质及上述聚合物的层的含固体电解质的片材及全固态二次电池、含固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法、以及具有烃聚合物链段及特定的亲水性链段的链段化聚合物、聚合物及链段化聚合物的非水溶剂分散物。

摘要： 本发明涉及一种凝胶聚合物电解质组合物和包括该种凝胶聚合物电解质组合物的锂二次电池，且具体地，涉及一种凝胶聚合物电解质组合物，在这种凝胶聚合物电解质组合物中，通过包括离子液体(来代替非水有机溶剂)、以及锂盐、聚合引发剂和具有特定结构的低聚物改善了阻燃性，以及一种通过包括所述凝胶聚合物电解质组合物来改善高温稳定性的锂二次电池。

摘要： 本发明提供实用性优异的聚合物电解质组合物和分别使用其的聚合物电解质膜、膜电极组件和聚合物电解质燃料电池，所述聚合物电解质组合物具有优异的化学稳定性(在燃料电池操作期间耐受强氧化气氛并且在低湿度条件下实现优异的质子传导性)、优异的机械强度和物理耐久性。本发明涉及一种聚合物电解质组合物，其包含含离子基团的聚合物(A)、含磷添加剂(B)和含氮芳香族添加剂(C)，所述含磷添加剂(B)和所述含氮芳香族添加剂(C)为由特定结构式表示的化合物。

摘要： 本发明提供一种用于凝胶聚合物电解质的组合物，所述组合物包括：由式1表示的低聚物；添加剂；聚合引发剂；锂盐；和非水溶剂，所述添加剂包括选自由取代或未取代的磷酸酯基化合物和取代或未取代的苯基化合物构成的组中的至少一种化合物，并且提供一种使用所述组合物制备的凝胶聚合物电解质、和一种包括该凝胶聚合物电解质的锂二次电池。

摘要： 本发明提供一种用于凝胶聚合物电解质的组合物、使用该组合物制备的凝胶聚合物电解质、以及锂二次电池，所述组合物包括：由式1表示的第一低聚物；添加剂；聚合引发剂；锂盐；和非水溶剂，其中所述添加剂包括选自由以下化合物组成的群组中的至少一种化合物：酰亚胺基化合物、具有Si‑N基键的化合物、腈基化合物、磷酸酯基化合物和硼酸酯基化合物。

摘要： 本发明提供一种用于凝胶聚合物电解质的组合物，所述组合物包括：由式1表示的第一低聚物；包括由式2a表示并衍生自苯乙烯单体的第一重复单元在内的第二低聚物；聚合引发剂；锂盐；和非水溶剂，并且提供一种使用所述组合物制备的凝胶聚合物电解质、和一种包括该凝胶聚合物电解质的锂二次电池。

摘要： 本发明提供一种用于凝胶聚合物电解质的组合物、一种使用该组合物制备的凝胶聚合物电解质、以及一种锂二次电池，所述组合物包括：由式1表示的第一低聚物；第二低聚物，所述第二低聚物包括由式2a表示并衍生自苯乙烯单体的第一重复单元；聚合引发剂；锂盐；和非水溶剂。

摘要： 本发明涉及一种用于凝胶聚合物电解质的组合物，其包括：由式1表示的低聚物；阴离子稳定添加剂；聚合引发剂；锂盐；和非水有机溶剂，其中所述阴离子稳定添加剂包括选自由式2表示的亚磷酸酯基化合物和由式3表示的硼基化合物构成的群组中的至少一种化合物，并且还涉及一种通过使用所述组合物制备的凝胶聚合物电解质，和一种通过使用所述凝胶聚合物电解质制备的锂二次电池。