含氟凝胶聚合物电解质的研究

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1、上海交通大学博士学位论文含氟凝胶聚合物电解质的研究摘要凝胶聚合物电解质由于其在二次锂离子电池中的应用前景越来越多地吸引着有关领域科学家的关注其中含氟凝胶聚合物电解质以其优异的综合性能一直是人们关注的焦点本论文采用聚偏氟乙烯PVDF偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物PVDF-HFP或全氟磺酸盐树脂作为聚合物基体材料碳酸丙烯酯PC作为极性有机小分子增塑剂高氯酸锂或含氟大分子盐作为离子源分别制备了两种双离子型含氟凝胶聚合物电解质和两种新颖的单离子型含氟凝胶聚合物电解质采用多种表征手段对凝胶聚合物电解质体系的结构形态与

2、离子导电性能进行了详细的研究并在此基础上对凝胶聚合物电解质体系的离子导电机理模型进行了讨论研究结果表明双离子型含氟凝胶聚合物电解质体系具有较高的-3-1离子导电性能室温离子电导率达到10S·cm电解质体系中聚合物基体增塑剂PC与锂盐三组分间存在显著的相互作用其中PC中的羰基与醚氧基团都能与锂离子发生络合PC对锂盐有较强的离解能力此外锂盐和PC均对体系的形态结构离子导电性能有显著影响相对于PVDF基体而言P(VDF-HFP)基体具有更高的吸液能力而且采用P(VDF-HFP)为聚合物基体的电解质体系其与电

3、极的接触性能也有很大的提高I上海交通大学博士学位论文对于单离子型含氟凝胶聚合物电解质体系其电导率也较高室-4-1温离子电导率均可达到10S·cm以上且阳离子迁移数t+>0.99表现出单一阳离子导电特性本文设计合成的含氟大分子盐结构中既含有氟碳链段又含有磺酸盐基团与酯基与聚合物基体PVDF及增塑剂PC之间都具有较好的相容性此外单离子型含氟凝胶聚合物电解质体系的直流极化电流随时间的衰减程度低于双离子体系在双离子型单离子型含氟凝胶聚合物电解质体系的研究基础上结合传统液体电解质聚合物固体电解质的离子传输模型本

4、文提出凝胶聚合物电解质体系含有三种不同导电性质区域的观点绝缘区域链段依赖性质的导电区域和液体电解质区域并在此基础上进一步建立了针对凝胶聚合物电解质体系的离子导电机理模型实验结果验证PVDF型凝胶聚合物电解质体系的导电特性与导电机理模型的推论基本一致关键词凝胶聚合物电解质含氟聚合物单离子型聚合物电解质结构形态离子电导率离子导电机理模型II上海交通大学博士学位论文STUDIESONFLUORINE-CONTAININGGELPOLYMERELECTROLYTESABSTRACTGelpolymerelec

5、trolytes(GPE)havebeenarousingconsiderableinterestsofthescientistsintherelatedfieldsbecauseoftheirapplicationsinsecondarylithiumionicbatteries.Amongthemfluorine-containinggelpolymerelectrolyteswithexcellentcomprehensivepropertiesattractedmanyresearchwork

6、s.Twokindsofdi-ionicfluorine-containinggelpolymerelectrolytesandtwokindsofnovelsingle-ionicfluorine-containinggelpolymerelectrolyteswerepreparedinthispaper,withpolyvinylidenefluoride(PVDF),copolymerofvinylidenefluorideandhexafluoropropylene(P(VDF-HFP)),

7、orperfluoro-sulfonateresinaspolymermatrix,withpropylenecarbonate(PC)asplasticizingagent,andlithiumperchlorateorsynthesizedfluorine-containingionomeraselectrolytesalts.Structure,morphologyandionicconductingpropertiesofthesegelpolymerelectrolytes(GPEs)wer

8、ediscussedindetail,andthensomeattentionswerepaidonionicconductivemodelforgelpolymerelectrolytes.Resultsshowedthat,di-ionicfluorine-containinggelpolymerelectrolyteswereofhighionicconductivities,andfortheseelectrolytes-3-1anambient