p(vdf-hfp)基聚合物电解质制备及其电化学的研究

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1、PreparationofPolymerElectrolyteBasedonP(VDF-HFP)anditsElectrochemicalStudyCandidateLiuLing-lingSupervisorAssociateProfessorZhao-huiLiCollegeChemistryProgramPhysicalChemistrySpecializationElectrochemistryDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDate18April2012湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声

2、明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文

3、。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要聚合物锂离子电池具有安全性能好、能量密度高、易于加工成型等优点而受到广泛关注。电解质是锂离子电池的核心组成部分，对它的研究极具意义，其中凝胶聚合物电解质具有比固态电解质更高的电导率，比液态电解质更好的安全性能和热稳定性能而成为研究的热点。凝胶电解质的常用基体材料中，P(VDF-HFP)因介电常数高（ε=8.4）、机械性能好、工作温度范围宽、结晶度不高等优点而备受研究者们的青睐。本论文中，我们以P(VDF-HFP)（KnyarFlex®2801，六氟丙烯质量分数为12%）为基体，分别采用共混、

4、纳米复合和模板造孔三种方法制备了三种聚合物电解质，对其进行电化学研究，主要工作内容如下：1.我们将PMMA和P(VDF-HFP)共混，并用离子液体N-甲基-N-丁基咪唑六氟磷酸盐（BMIPF6）增塑得到的电解质热稳定性好。PMMA降低了体系的结晶-3度，当PMMA/P(VDF-HFP)=1时，成膜性能最好，室温离子电导率接近10-1S·cm。以其为隔膜的Li/LiFePO4电池测试表现出较好的循环性能和倍率性能。2.我们在P(VDF-HFP)基体中原位分解正硅酸乙酯（TEOS）填充纳米SiO2，并加入离子液体N-甲基-N-乙基咪唑四氟硼酸盐（EMIBF4），制备了

5、纳米复合聚合物电解质，探讨了不同TEOS加入量对其电化学性能的影响。用SEM观察到纳米粒子均匀地填充在聚合物基体中；FTIR结果表明TEOS分解产生了纳米SiO2；TG结果显示该电解质的热稳定性良好，热分解温度达到320℃；DSC测试结果表明，纳米粒子的填充降低了体系的结晶度，填充10%时达到最低；CV和LSV结果显示，该电解质的阴极和阳极稳定电位范围分别为<-1.0和4.6-5.2V+-3-1（vs.Li/Li）。当填充10%的SiO2时，室温电导率最大（1.77×10S·cm）。以其为隔膜的Li/LiFePO4电池测试表明该含量下的模拟电池具有较好的循环性能和

6、倍率性能。3.我们以纳米CaCO3为模板，再用HCl溶液去掉模板，制备了三维多孔结构的P(VDF-HFP)基聚合物膜，浸渍电解液（1MLiPF6/EC-DMC（1:1，w/w））得到透明的凝胶聚合物电解质。纳米CaCO3由CaCl2、Na2CO3溶液反应制备，并用TC-114进行改性。通过TG和XRD测试证明了多孔膜中无残存的CaCO3。探讨了CaCO3与P(VDF-HFP)不同比例对该多孔聚合物电解质性能的影响。当m(CaCO3):m[P(VDF-HFP)]=3:1时，室温下离子电导率、吸液率最高，同时漏液率也最高。以m(CaCO3):m[P(VDF-HFP)]

7、=2:1时所得聚合物电解质为隔膜，Li/LiMn2O4电池表现出最好的循环性能和倍率性能。关键词：聚合物电解质；离子液体；原位分解法；模板法；共混IAbstractPolymerlithium-ionbatterieshavenowgotmuchattentionduetotheadvantagessuchassafety,highenergydensityandeasypreparation.Electrolyteisthekeycomponentofpolymerlithium-ionbatteries,sotheresearchuponitisveryimp

8、ortan