含氟聚合物电解质的研究

《含氟聚合物电解质的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学硕士学位论文含氟聚合物电解质的研究摘要凝胶聚合物锂离子电池是在液体锂离子电池的基础上发展起来的第二代可充电锂离子电池，它不仅具有液态锂离子电池的高电压、高能量密度、长循环寿命以及清洁无污染等特点，而且电池中不存在游离的电解液，改善了液态锂离子电池可能出现的漏液、爆炸等问题，电池的外形设计组装也灵活方便，广泛应用于电动汽车、移动通讯等领域，因此，对凝胶聚合物电解质(GPE)膜的需求也日益增加，凝胶聚合物电解质膜的研究也得到了众多研究者的关注。尽管目前工业上凝胶聚合物电解质已经开始应用于锂离子电池，但仍存在一些技术问

2、题，主要-3有：(1)目前凝胶聚合物电解质的室温离子电导率可达10S/cm数量级，已经能-2基本满足应用的要求，但相比液态电解液的电导率(10S/cm)，凝胶聚合物电解质的电导率仍然偏低，使得由其组装而成的锂离子电池的大电流充放电和低温性能都大幅降低；(2)凝胶聚合物电解质由于吸收了大量液体电解质，从而使得机械强度较差。而提高聚合物电解质电导率的方法通常会降低其机械性能。本论文针对凝胶聚合物电解质现存的这些问题展开研究，以含氟聚合物为骨架，设计了三种多孔凝胶型聚合物电解质。采用FTIR、DSC、TGA、XRD、SEM等物理和

3、化学测试手段，以及交流阻抗谱和线性扫描伏安法等电化学测试手段，研究凝胶聚合物电解质的化学结构、膜表面形态、热性能和电化学性能。主要结果有：1．采用电子束预辐照的方法，将甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝到聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜表面，制备了PVDF-g-PMMA多孔凝胶聚合物电解质。研究发现，预辐照剂量增加，接枝率增加；接枝率随单体质量百分数的增大而迅速增加，单体质量百分数达70％时接枝率最高；从40℃开始接枝率缓慢上升，到60℃时陡增，之后基本不变。接枝率为37.2%时，最大液体电解质吸液量达280%，-3室温离子电导率为6

4、.1×10S/cm，电化学稳定窗口达到5.5V。2．采用电子束预辐照的方法，将MMA接枝到PVDF无纺布表面，制备了PVDF-g-PMMA无纺布凝胶聚合物电解质。研究发现，各因素对接枝率的影响规I上海交通大学硕士学位论文律与PVDF多孔膜的接枝反应类似；PVDF无纺布对液体电解质的吸附速度很快，10s即可达到最大吸附量210%，接枝率为111.8%的PVDF-g-PMMA无纺布也只-3需50s达到最大吸附量260%，室温离子电导率为7.9×10S/cm。接枝率为111.8%的PVDF-g-PMMA无纺布凝胶聚合物电解质组装聚

5、合物电池，以0.1C放电容量为100%计算，在5C放电时能放出约85%的容量。3．采用混炼法和溶液混合法将不同种类的造孔剂分散到氟硅橡胶中，硫化成膜后萃取造孔剂制备了氟硅橡胶多孔膜。结果发现，溶液法制备的氟硅橡胶多孔膜孔隙率高，孔径尺寸小，分布均匀，优于混炼法制备的氟硅橡胶多孔膜孔。4．采用溶液混合法，以聚苯乙烯为造孔剂，制备了氟硅橡胶多孔膜。氟硅橡胶与聚苯乙烯质量比为1:1时，孔隙率达43%，最大孔径尺寸小于1µm，分布均匀且孔洞相互贯通，适于用作聚合物电解质。以1mol/LLiClO4/EC-DMC(1:1,-3V/V)

6、为电解液，液体电解质最大吸液量为220%，离子电导率为1.3×10S/cm，电化学稳定窗口达5.5V；以0.1C放电容量为100%计算，聚合物电池1C放电时能放出约90.4%的容量；在0.1C循环放电时，20次循环后，电池容量保持率仍在85%以上。关键词：聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚合物电解质，氟硅橡胶，辐照接枝II上海交通大学硕士学位论文StudyonPolymerElectrolytesContainingFluorineABSTRACTPolymerlithiumionbattery(PLB)isanovelrec

7、hargeablesystembasedonliquidlithium-ionbattery.Ithasoutstandingpropertiessuchashighenergydensity,longcyclelife,lowleakage,lightweightandflexibleshape.ThePLBisattractiveaspowersourcesofmobilegearincludingcellularphones，PDAs，notebookcomputersandportableaudiovisualequ

8、ipment.Therefore,thedemandofpolymerelectrolytemembraneisincreasing.Themaintechnicalproblemsofpolymerelectrolyteinclude:firstly,theionconductivity