基于聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的新型全固态电解质隔膜的制备与锂离子传导性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的新型全固态电解质隔膜的制备与锂离子传导性能研究硕士研究生：杨雨竹学号：1111109081导师：郭晓霞副教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化学化工学院答辩日期：2014年1月8日授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSynthesisandpropertiesofpoly(ethersulfone)-poly(ethyleneoxide)copolymersasnovelall-soli

2、d-statepolyelectrolyteseparatorsCandidate：YangYuzhuStudentID:1111109081Supervisor：Prof.GuoXiaoxiaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringAffiliation：SchoolofChemicalEngineeringDateofDefence：2014.01.08Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万

3、方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文基于聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的新型全固态电解质隔膜的制备与锂离子传导性能研究摘要锂离子电池隔膜是锂离子电池的重要部件之一。研制出高性能（机械强度高、锂离子传导率大、化学稳定性好、安全有效、环境友好）且低成本的锂离子电池隔膜，对锂离子电池的广泛应用和发展有十分重要的意义。全固态聚合物电解质隔膜是锂离子电池领域的一个研究热点。本文主要研究了三种不同体系的新型全固态锂离子电池隔膜的制备和性能表征，分别是聚醚砜—聚氧化乙烯/丁二腈/双三氟甲磺酰亚胺锂体系薄膜、单离子导体磺化聚醚砜—聚氧化乙烯锂离子交换膜、聚醚砜—聚氧化乙烯/磺化聚苯乙烯锂共混膜。

4、第一部分探讨了聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的制备方法及其锂离子传导性能。首先通过聚乙二醇和二氯亚砜反应制得氯封端的聚氧化乙烯（PEO-Cl2），然后将PEO-Cl2与三种不同结构的二元酚和4,4’-二氯二苯砜（DCDPS）在碳酸钾、甲苯存在下，以N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）作为溶剂，进行缩聚反应，制得共聚物，并通过红外光谱和核磁共振谱图行了表征。所制得的聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物薄膜均有着较高的断裂伸长率和拉伸强度。XRD测试结果表明这些电解质膜在室温下具有无定形结构。以聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物为基体，双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）为掺杂剂，以1，4-丁二腈(SN)为增塑剂，研究了

5、锂盐的掺杂量对锂离子电导率的影响，测试结果表明这些电解质膜在80℃下具有-5-4较高的锂离子电导率（6.4×10S/cm~5.30×10S/cm）。第二部分探讨了一种新型单离子导体（聚氧化乙烯-聚醚砜磺酸锂）共聚物薄膜的制备方法及其锂离子传导性能。首先通过氯封端的聚氧化乙烯（PEO-与不同比例的4,4’-二氟二苯砜-3,3’-二磺酸钠盐和4,4’-二氯二苯砜（DCDPS）及4,4’-联苯二酚（DHBP）在碳酸钾、甲苯存在下，以N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）作为溶剂，进行缩聚反应，制得共聚物，并通过红外光谱和核磁共I万方数据上海交通大学硕士学位论文振谱图行了表征。浇铸成膜后用氢氧化锂

6、溶液进行锂离子交换。磺酸盐含量较高的薄膜有着较高的断裂伸长率和拉伸强度。XRD测试结果表明这些电解质膜在室温下具有无定形结构。测试结果表明这些电解质膜在80℃下具有锂离子电-7-4导率范围是（5.84×10S/cm~2.09×10S/cm）。第三部分探讨了聚醚砜-聚氧化乙烯/磺化聚苯乙烯锂共混薄膜的制备方法及其锂离子传导性能。首先通过新制备的乙酰磺酸酯与聚苯乙烯反应制得磺化聚苯乙烯，再与氢氧化锂反应得到新型锂盐磺化聚苯乙烯锂盐。将锂盐与聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物按不同比例共混后浇铸成膜。薄膜均有着较高的断裂伸长率和拉伸强度。XRD测试结果表明这些电解质膜在室温下具有无定形结构。测-7试

7、结果表明这些电解质膜在80℃下具有的锂离子电导率范围是（6.25×10S/cm-6~2.38×10S/cm）。关键词：锂离子电池；全固态电解质膜；聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物；聚氧化乙烯-聚醚砜磺酸锂；锂离子导电率II万方数据上海交通大学硕士学位论文Synthesisandpropertiesofpoly(ethersulfone)-poly(ethyleneoxide)copolymersasnovelall-solid-statepolyelectroly