半互穿网络凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能的研究

《半互穿网络凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能的研究》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、国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类号：521.355密级：公开理学硕士学位论文半互穿网络凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能研究硕士研究生：关丽丽导师：唐冬雁教授申请学位：理学硕士学科：无机化学所在单位：化学系答辩日期：2010年6月28日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.9U.D.C:521.355DissertationfortheMasterDegreeinSciencePREPARATIONANDELECTROCHEMICALPROPERITIES

2、OFSIPNGELPOLYMERELECTROLYTECandidate：GuanLiliSupervisor：Prof.TangDongyanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistryAffiliation：DepartmentofChemistryDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要

3、聚合物电解质作为影响锂离子电池性能的关键材料，伴随着锂离子电池的广泛应用，其研究与发展备受关注。本文采用热固化法，选用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂(LiAMPS)作为锂离子源单体，与乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)及单烯丙基聚乙二醇甲基醚(AMPEO)进行溶液自由基聚合，合成二元及三元线性共聚物。将制备的共聚物提纯后，与交联预聚物聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(PEG(400)DMA)共混，经偶氮二异丁腈(AIBN)热引发，制备单离子型半互穿网络(SIPN)的聚合物电1解质膜。通过FTIR、HNMR、SEM、XRD等检测手段

4、分析和考察了共聚物及SIPN膜的结构与形态，对聚合物电解质膜的热性能进行了探讨，并对聚合物电解质进行吸液性及电化学性能的测试。利用交流阻抗、线性扫描伏安法、计时电流法等手段考察聚合物电解质膜的离子电导率、电化学稳定性、离子迁移数和界面稳定性等。由LiAMPS与VTES、AMPEO的共聚物制备的SIPN聚合物膜均匀透明，XRD分析表明其结构以非晶态为主，SEM观测结果表明线性聚合物与交联网络的相容性较好，膜表面较为平整。AMPEO引入到线性聚合物中降低了体系的玻璃化转变温度。聚合物膜的热稳定性较好，在200℃附近开始出现

5、部分物质的失重。考察了共聚体系投料比以及线性共聚物与交联剂的成膜比例、AMPEO分子量大小等对SIPN电解质膜吸液率及电导率的影响。结果表明，聚合物膜的吸液率及电导率随LiAMPS含量的增大而增大；当AMPEO含量大于28.6%时，吸液率及电导率随LiAMPS含量的增大而减小。固定LiAMPS与VTES的比例，随AMPEO含量增加，吸液率及电导率先增大后减小，44.4%时达到最大值。增大AMPEO分子量有利于吸液率及电导率的提高。成膜时，增加线性聚合物的比例，吸液率下降。增塑剂含量增大，则电导率增加。温度与电导率的关系

6、在测试温度范围内符合Arrhenius公式。聚合物电解质膜的最大吸液量为176%，30℃时SIPN电解质膜的离子电导率-5为2.6×10S/cm；电化学稳定窗口在4.5V~5.5V；电解质膜的离子迁移数达0.86。Li/SIPN电解质膜/Li对称电池体系的交流阻抗谱测试结果表明，在电极/电解质界面区存在较大的界面阻抗，经放置一周交流信号扰动五次后，界面阻抗及开路电位值趋于稳定。关键词聚合物电解质膜；半互穿聚合物网络(SIPN)；单离子传输；LiAMPSI哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractAsoneofkey

7、materials,polymerelectrolytesdrawlotsofresearchers’attentionwiththewideapplicationoflithiumionbattery.Inthispaper,lithium2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate(LiAMPS),vinyltriethoxysilane(VTES)andpolyethyleneglycolallylmethylethers(AMPEO)werechosenasthemonomerso

8、fcopolymerization,thebinaryandternarylinearpolymerweresynthesizedbyfreeradicalpolymerizationinorganicsolution.Single-iontransporttypeSIPNpolyelectrolytemembranewasobt