聚偏二氟乙烯複合電解賍之蒙托土取向特性對離子導電性的探討

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1、聚偏二氟乙烯複合電解質之蒙托土取向特性對離子導電性的探討黃元品*許竣荏林尚樺梁飛華陳正偉正修科技大學化工與材料工程系E-mail:henry@csu.edu.tw摘要：本研究以無機黏土(montmorillonite,MMT)混合解質中對離子導電度之影響，透過外加電場產生電場效PVDF高分子單體，製備成複合材料作為固態高分子電應，使其誘導無機黏土受到電場效應的驅使下，產生電解質，透過外加電場產生電場效應，使其誘導無機黏土偶極矩效應使黏土有序排列的情形，有序排列之無機片受到電場效應的驅使下，產生電偶極矩效應使黏土有序狀黏土均勻分散於高分子電解質中，除了可同時兼顧離排列的情形。研究中將探討在添

2、加不同比例下的無機黏子性摻雜和補強高分子電解質熱性質、機械強度的目的土對結晶度與導電度之影響。無機黏土分散於高分子電外，還將因為黏土表面所帶電荷與電場下激發的自由離解質中，除了降低高分子電解質的結晶度外，並補強其子電荷結合產生電偶極矩效應，使黏土板狀向列性的堆高分子電解質之機械與熱穩定性質，並透過外加電場產疊而具有類似迴廊式(Gallery)離子傳遞通道的功能，使[11]生電場效應使無機黏土有序排列，使高分子電解質離子高分子固態電解質的離子導電度有效提升。導電度有效提升至2.8×10-8S/cm。關鍵詞：無機黏土、外加電場、高分子電解質、結晶度。1.前言E高分子電解質目前正在吸引廣泛的學術

3、研究和工業研究人員的興趣，以低成本和高效率製備電解質。從Ionicconductivity以前的液態電解質到現今各種型態的高分子電解質，如:PVDFPoly(vinylidenefluoride)今液體電解質雖然可以有效的提升離子導電性。但是缺:Clay點在使用有機溶液液體電解質時，它的使用期限不穩圖一高分子複合電解質製備，蒙托土取向分佈示意定，而且封裝困難，並且會有有機溶劑的蒸發和電解質圖：(左)未加電壓和(右)施予電壓下洩漏的情況。為了克服這些問題，許多研究小組已尋找替代品取代液態電解質，如無機或有機填充物，離子液2.實驗方法體，高分子聚合物或凝膠電解質。先將PVDFPoly(viny

4、lidenefluoride)，平均分子為了克服液態電解質的問題，許多科學家研究固量為180,000、金屬鋰鹽(LiClO4)先置於真空烘箱中加態高分子電解質，PEO系固態高分子電解質(SPE)是最熱至(80℃)抽真空24小時乾燥，取乾燥過後的高分子早被提出的系統[1]，1978年由Armand採用高分子PEOPVDF與金屬鋰鹽於裝有NMP/Acetone(3:2v/v)的反應作為基材並摻入鋰鹽為離子摻雜物，藉由高分子鏈本身瓶中，將此高分子與金屬鹽溶液利用迴流加熱攪拌的轉動(Rotation)，造成高分子鏈段扭動(Flexibility)使(55℃，12小時)。待溶液均勻攪拌後，加入不同重

5、量比得鋰離子得以順利移動，促進離子導電能力[2]。以高分的無機黏土(1phr、3phr、5phr、10phr)，在55℃下持續子PEO作為電解質除了無溶劑揮發問題，亦有固態的攪拌24hr，使無機黏土能於溶液中均勻分散。吸取適量良好機械性質，且無封裝上的問題，但1983年，Berthie的混合溶液於容器中，並置放於室溫中，初步地去除等人以核磁共振研究方法發現在非結晶(amorphous)區Acetone溶劑，分為兩組樣品，其中一個施與外加電場域內[3]，高分子電解質具有高導電度，PEO屬於結晶型15分鐘(EF-MMT)，另外一組則否(NEF-MMT)，再將此的高分子，雖然可以摻雜、溫度控制、

6、或是共聚合物方容器置於70℃的真空烘箱中持續24hr，確保去除剩餘的式降低其結晶性，由於固態高分子電解質(SPE)，雖具溶劑。取出容器且迅速的置放真空乾燥箱中進行脫膜與有離子傳導性，但因高分子結晶性高，致使室溫的離子儲放與檢測。傳導困難(~10-6S/cm)，僅能適用於高溫條件或一次電池，所以往後高分子電解質的發展都是在製作具有低Tg3.結果與討論的非結晶性電解質[4-5]。實驗中添加不同比例之無機黏土1phr、3phr、其中複合高分子電解質受最多學者研究討論，複5phr、10phr製備高分子電解質前驅物，探討無機黏土合高分子電解質是指在原本的高分子中以摻混的方式對高分子電解質的物理與機械

7、性質和導電度的改善，並將他種材料混合入高分子中，來增加分子排列的亂度，透過外加電場產生電場效應，使其誘導無機黏土受到電以降低結晶性，進而提高導電度，並可利用各種高分子場效應的驅使下，產生電偶極矩效應使黏土有序排列的性質間之差異，以補強機械性質，來達到補長截短的功情形。實驗發現，隨著無機黏土添加比例超過10phr，效。但過量的摻混材料則易造成聚集並阻礙離子的傳導因為無機黏土比例含量增加，阻礙了電解質的導電性，而降低其導電度