基于层状双金属氢氧化物改性pvdf基电解质的研究

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1、浙江大学硕士学位论文层状双金属氢氧化物改性PVDF基电解质的研究姓名：丛林凤申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄志明;包永忠20060501浙江大学硕壬学位论文摘要聚合物电解质是锂电池和燃料电池的重要组成部分，其电导率等特性是决定电池工作性能的重要因素。以偏氟乙烯均聚物或共聚物为基体的聚合物电解质体系具有优良的综合性能，得到众多研究者的关注。为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)基电解质的性能，本文提出了采用层状双金属氢氧化物(LDH)J茳qT改性的新方法，以期利用LDH带正电性纳米层板与电解质阴离子形成静电作用，

2、形成有利于电解质阴离子解离和传输的环境，提高聚合物电解质的电导率，同时利用纳米层板的阻隔性和增强作用，提高PVDF的力学强度。论文首先研究了不同阴离子插层对LDH剥离程度的影响，选择在PVDF的溶剂和电解质盐的增塑剂N，N．二甲基甲酰胺(DMF)OP分散状态佳的LDH。相对于其它阴离子插层LDH，十二烷基硫酸根插层LDH(DS—LDH)在DMF中剥离分散较好，大部分LDH粒子的粒径小于100nm，少量粒径在150～400nm之间。研究了加入DS．LDH后，PVDF膜的形态和热性能，以及不同制膜方法对PVDF膜形态的

3、影响。当DS—LDH含量从O％增加到7．41wt％时，PVDF结晶度从70．4％降到61．2％，孔隙率从2．0％提高到8．31％。采用不同方法制得的膜的内孔结构和孔隙率差异较大。采用直接浇铸法(简称干法)制各的PVDF膜结构致密，孔隙率低。随着DS．LDH含量的增加，孔隙率有所增加，但增加程度有限，从2．O％增加至8．31％。采用将浇铸膜置于凝固浴中的多孔膜法(简称湿法)和将非溶剂／溶剂溶解PVDF的直接浇铸法(简称非溶剂法)制备多孔膜，发现膜孔隙率均比干法高，膜内孔隙均呈疏松的蜂窝状。非溶剂法直接浇铸制膜工艺简单

4、，膜表面平整，但是添加的非溶剂量不能过大(以控制在33．3v％以内较佳)。而采用湿法时，膜表面容易收缩，较难制备平整的膜。因此，采用添加非溶剂法制膜简单，效果佳。研究了DS—LDH改性PVDF基电解质的电导率，发现无论是锂离子传导还是质子传导PVDF基电解质，当加入DS—LDH后，电导率都呈先上升后下降的趋势。对于质子传导电解质，DS—LDH添加量为7．41wt％时，电导率达到最大值。采用于法制膜时，电导率为104S／cm数量级：使用湿法和非溶剂法电导率可以提高2个数量级，达到104S／cm数量级；对于凝胶型电解质

5、，可以达到10。3S／cm数量级，且电导率随浙江大学硕士学位论文放置时间变化不大。对于锂离子传导凝胶电解质，当DS—LDH含量为5．66wt％时，电导率达到最大，室温下的电导率为53mS／cm。电导率与温度的关系符合Arrhenius方程。根据添加DS—LDH后，PVDF膜形态和膜中离子传输的特性，提出了PVDF中离子传输机理：LDH的阳离子片层与电解质盐的阴离子发生络合作用，有利于阳离子的传输。以上研究对LDH改性聚合物电解质的研究有一定的指导意义。关键词：聚偏氟乙烯，层状双金属氢氧化物，聚合物电解质，插层，离子

6、电导率】I浙江大学硕士学位论文AbstractPolymerelectrolyteisoneoftheimportantpartsoflithiumbaReryandprotonconductingfuelceil．Thepropertyofthepolymerelectrolyteisakeyfactoraffectingtheperformanceofcell．Poly(vinylidenefluoride)一basedpolymerelectrolyteshavegoodperformanceandhaver

7、eceivedmuchattentions．InordertoimprovetheperformanceofPVDFelectrolytes，layereddoublehydroxides(LDHs)wereaddedintointhepolymerelectrolytes，Thenano—layersofLDHsexhibitpositivechargesandCanformelectrostaticinteractionwiththenegativeionoftheelectrolytes，thus，theio

8、nconductivitycanbeenhanced．Meanwhile，thenano—layersofLDHsCanimprovethetensilemodulusandthebarrierpropertyofthecompositeelectrolytefilms．LDHsintercalatedwithdifferentanionswereprepa