polymer application in lithium battery.ppt

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1、聚合物于锂电池上之应用简介壹‧高分子科学简介贰‧聚合物于锂电池制程上之应用参‧高分子电解质肆‧专利及主要制造厂商制程survey伍‧胶态电池研发近况及未来发展趋势陆‧综合探讨报告人：ArthurLee2001/11/30壹‧高分子科学简介一‧聚合物基本原理聚合体“polymer”一字系衍生自西腊语，有“多项构件组合”,即poly-多，mer-单体，藉由共价键组合而成高分子量物质之意，又通称高分子or巨分子(macromolecules)。聚合体分子结构:分子主链结构:pendinggroup:二‧‧聚合体结构上之分类‧依化学组成分类：均聚合体(Homopolymer)共

2、聚合体(copolymer):Random,Block,Graft,alternatingcopolymer聚掺合体(polymerblends):复合材料(composites):三‧‧聚合物之合成逐步反应：聚缩合聚合:放出小分子加成缩聚合:不放出小分子连锁聚合反应:自由基(freeradical)起始聚合以有机过氧化物(organicperoxide,例Benzoylperoxide,BPO)或偶氮化合物(Azocompounds,例Azobisisobutyronitrile,AIBN)起始聚合，适合聚合之单体为一般含双键化合物阳离子(cation)起始聚合乙烯系

3、单体若双键上接有富电子取代基，则可被强Lewisacid,例AlCl3,orBF3聚合(通常须共触媒，例微量之H2O)。阴离子(Anion)起始聚合常用之阴离子(Anion)起始剂为正丁基锂或芳香阴离子自由基，无不纯物下可进行活聚合体聚合。四‧‧聚合物之物性(一)聚合体分子间之束缚力:主共价键力、氢键、偶极、凡得瓦力及离子键力(二)立体异构:同排(Isotactic)，对排(Syndiotactic)，乱排(Atactic)(三)结晶性：(四)溶解性(五)TgandTm(六)黏弹性(七)分子量五‧聚合物之分析平均分子量：绝对法：末端基分析；依数性质测定(蒸气压渗透法VP

4、O)；光散色法相对法：溶液黏度法；凝胶渗透层析(GPC)法Mn;Mw;分子量分布Mw/MnTgandTm:以DTAorDSC分析之TGA:热重分析UV-Vis,FTIR,NMR:化学结构分析六‧聚合物之应用(一).塑料(plastics)(二).橡胶(rubbers;elastomers)(三).纤维(fibers)(四).涂料(coatings)(五).黏着剂(adhesives)贰‧聚合物于锂电池制程上之应用一‧作为胶合剂(asbinder)PVDF;PVDF/HFP;SBR(CMC);PAN二‧作为胶态电解质(asgelelectrolyte)主要组成份为下列成分

5、之组合polymer:PEO;PMMA;PAN;PVDFetcinorganicfillers:Al2O3;SiO2etcLithiumsalt:LiBF4;LiPF6;LiN(SO2C2F5)2etcsolvent:EC;PC;DEC;EMC;DMCormixtures须高机械强度能成膜，室温导电度须达10-3S/cm电化学安定度须耐电位至4.5V(CV图无redoxpeak)三‧作为隔离膜(asseparator)市售之隔离膜主要为多孔性之PEorPPmonolayer单层PPorPE,厚度为25μm~9μmTrilayer三层PP/PE/PP,主要以增进安全性为目

6、的CoatedwithPVDF(~5μm)辅助黏合隔离膜/极板特性要求如下：高孔隙度(~40%)高机械强度，可winding防微短路化学、热及电化学安定性隔离膜代表性商品四‧作为封装材料(aspackagematerial)AHB成型用铝箔复合层PET/A/Al/A/cPP结构封合Tab端用特殊cPPorcPE膜(~0.5%AAcopolymer)Pack及包装用泛用型塑料(PP,ABSorPVCetc)DNP铝箔封装袋(CPPType)DNP铝箔封装袋(PEType)五‧作为制程辅助材(asmanufacturematerial)PETfilm耐电解液胶带(PE材质)

7、离形纸承盘包装材塑料制具参‧高分子电解质简介:改善液态电解质之缺点:内部短路、漏液、燃烧室温导电度:10-3~10-2S/cm长循环寿命低温性能佳耐温及高的机械强度可轻量化，易加工及定型容易内电压降低高分子电解质特论高分子电解质可分为三大类:Drysolidsystems全固态不含有机溶液polymergels含有机溶液(为可塑剂)及锂盐polymercomposites添加高表面积之无机固体于固或胶态电解质中高分子电解质应用特性判断指标:离子导电度与温度之相关性:Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)eq.σ=AT1/2e