粘土聚氧化乙烯聚合物固体电解质的制备与表征

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1、分类号：TQ31单位代码：10183研究生学号：2014432057密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）粘土/聚氧化乙烯聚合物固体电解质的制备与表征PreparationandCharacterizationofClay/PolyEthyleneOxidePolymerSolidElectrolyteSystem作者姓名：甄冉专业：材料学研究方向：无机功能材料指导教师：蒋引珊教授培养单位：材料科学与工程学院2017年4月—————————————————————粘土/聚氧化乙烯聚合物固体电解质的制备与表征—————————————————————PreparationandChara

2、cterizationofClay/PolyEthyleneOxidePolymerSolidElectrolyteSystem作者姓名：甄冉专业名称：材料学指导教师：蒋引珊教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的

3、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过的作品成果。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结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学

4、科专业：材料学论文题目：粘土/聚氧化乙烯聚合物固体电解质的制备与表征作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学（南岭校区）材料科学与工程学院（130025）作者联系电话：18744015551粘土/聚氧化乙烯聚合物固体电解质的制备与表征摘要随着锂离子电池的迅速发展，其应用领域已经发展到便携设备以及电动汽车等方面，聚合物固体电解质在锂离子电池中的应用扩大化将会是锂离子电池未来发展的新纪元。聚氧化乙烯（PEO）由于具有对锂盐较强的溶解能力，较低的玻璃化转变温度与良好的柔韧性，使它成为一种非常有应用前景的聚合物固体电解质基体材料。但是由于PEO自身

5、结晶度较高，使得PEO基聚合物电解质的离子电导率普遍不高，室温下仅为10-7S/cm或更低，不能满足作为锂离子电池电解质的需要。针对这个问题，一个有效的方法是在PEO基体中添加无机填料，抑制PEO结晶。在众多无机填料中，层状硅酸盐粘土成为研究的焦点之一。随着新材料的发展，如何开发离子电导率更高，力学性能更好的聚合物固体电解质已经成为人们研究的热点，而无机填料的选择也因此成为了一个关键问题。本次实验选择高岭石、伊利石两种无机矿物作为填料，制备出了两种PEO基聚合物固体电解质，并分别进行了结构性能测试。通过对伊利石进行酸化、二甲基亚砜（DMSO）插层与片层剥离处理，制备出片层剥离的伊利石粉体，

6、将这种剥离伊利石与聚氧化乙烯/高氯酸锂（PEO/LiClO4）体系复合，制备出伊利石/聚氧化乙烯聚合物固体电解质(Illite/PEO)。采用X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）、电化学工作站和万能材料试验机进行结构表征和性能测试。XRD结果表明，伊利石层间钾离子在酸化处理过程中与H+发生了离子交换反应，而DMSO分子能够与层间的H+和H+2O结合，并通过氢键作用形成(CH3)2SO···H3O实现DMSO插层。SEM照片证实DMSO在伊利石层间的插层和脱除实现了伊利石的片层剥离，剥离伊利石在PEO/LiClO4

7、体系中分散良好。DSC和电导率测试结果表明，随着剥离伊利石用量的增加，PEO/LiClO4体系的结晶度逐渐下降，电导率逐渐升高，含有20wt%剥离伊利石填料的伊利石/聚氧化乙烯聚合物电解质的离子电导率达到3.21×10-5S/cm，与未复合的PEO/LiClO4相比，提高了一个数量级。究其原因发现，I在复合电解质体系内剥离伊利石周围形成的非晶态区域有利于Li+的传导，非晶态区域的扩大是电导率提升的主要原因。TG测试表明，