阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与表征

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FCR-6)为主要原料合成阻燃聚氨酯(TPUP),将阻燃聚氨酯与双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂(LiTFSI)复合得到一系列锂盐质量分数不同的阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质(TPUP10%Li、TPUP20%Li、TPUP25%Li、TPUP30%Li)。采用红外光谱、热重分析、锥形量热、力学测试、电化学窗口、电导率和电池的充放电性能测试等对阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质进行了表征和性能测试。结果表明,TPUP具有良好的阻燃性能,制备的阻燃电解质TPUP25%Li综合性能最佳,且拉伸强度达到2.09MPa,80℃时离子电导率为3.09×10–4S/cm,以TPUP25%Li阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质组装的全固态锂电池,在80℃时0.2C电流密度下放电容量达到159 mA·h/g。     

有机硅氧烷改性水性聚氨酯基聚合物电解质及全固态锂离子电池

以聚乙二醇(PEG)、有机硅氧烷(OFX)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,制备了一系列水性聚氨酯,并与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li TFSI)复合,得到一系列全固态聚合物薄膜。通过拉伸性能测试、红外光谱、热重分析和电导率测试等研究了其结构与性能的关系。将制备的聚合物电解质膜用于全固态锂离子电池的组装,测试了电池的性能。结果表明:适量引入有机硅氧烷可改善聚合物电解质膜的力学性能和电化学性能;当PEG与有机硅氧烷质量比为3:1时聚合物电解质膜的综合性能最佳,80℃时电导率为6.24×10~(–4)S/cm;以磷酸铁锂为正极制备的全固态锂离子电池在0.2C电流80℃时放出131 mA·h/g的比容量。     

聚氨酯基聚合物电解质的研究进展

聚合物锂离子电池因具有能量密度高、绿色环保等优点备受关注,聚合物电解质作为锂离子电池的重要组成部分,发展高效聚合物电解质成为研究热点。聚氨酯由不相容的软硬两段组成,结构可设计性强,硬段部分作为物理交联点提供机械强度和热稳定性,软段部分溶解碱金属盐提供离子导电性,因而聚氨酯是作为锂电池聚合物电解质的优良材料。通过改进聚氨酯基聚合物电解质的电化学性能和增加聚氨酯基聚合物电解质的功能性两个方面综述了国内聚醚型、聚酯型、有机硅氧烷改性、聚氧化乙烯改性、聚乳酸改性和功能型聚氨酯基电解质的研究进展,并展望了未来聚氨酯基聚合物电解质的发展前景。     

聚合物基镁离子固态电解质的研究进展Q

镁离子电池因其比容量高、资源丰富、环境友好、安全性高(无枝晶)等优势,在储能电池领域脱颖而出.然而,镁金属负极在液态电解质中易钝化,导致其电化学性能不佳.因此,开发高效适用的固态电解质对实现高性能、实用化镁离子电池至关重要.聚合物电解质具有优异的机械稳定性、电化学稳定性、热稳定性且离子电导率高、成本低.但镁离子较高的电荷密度和较强的溶剂化作用限制了其在固态电解质中的解离与扩散.从纯固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、复合聚合物电解质3个方面综述了国内外聚合物基镁离子固态电解质的离子电导率对解决镁金属负极钝化效应的贡献及其应用研究进展,指出聚合物基镁离子固态电解质当前面临的挑战并对其研究方向进行了建议和展望.     

LLZTO复合PVDF-HFP基高盐聚合物固态电解质的制备及性能研究

本研究以钽掺杂锂镧锆氧(LLZTO)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等作为原料,使用刮涂法制得一种高盐聚合物固态电解质(LSE)。采用X射线衍射仪(XRD)、交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、恒压极化法等手段对高盐聚合物固态电解质进行表征和测试。研究发现,在室温条件下,LLZTO含量为20%(质量分数)的LSE_0.20离子电导率可达到4.5×10^-4 S/cm,锂离子迁移数为0.48,电化学窗口可达到4.65 V。组装为LiFePO₄/LSE_0.20/Li全固态电池后,在室温条件下以0.2C充放电,电池的首次放电比容量为156.85 mAh/g。在50次充放电循环后,该电解质的放电比容量仅下降约3%,高达152.34 mAh/g,容量保持率可达到97%。     

荧光聚氨酯固态锂电池电解质的制备及性能

以聚碳酸酯二元醇(PCDL)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为主要原料,1,4-丁二醇(BDO)和荧光小分子二元醇N,N-二羟乙基苯胺-β-三联吡啶(TPPDA)为扩链剂,制备了一种热塑性荧光聚氨酯,其与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)共混制备了荧光聚氨酯电解质(FPU)。采用傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪、拉伸测试仪、同步热分析仪、电化学工作站和电池测试仪对制备的电解质进行了结构、光学性能、力学性能、热稳定性能和电化学性能的测试与分析。结果表明,随着膜内LiTFSI质量分数的增加,荧光强度增大;LiTFSI质量分数为30%制备的荧光聚氨酯电解质膜(FPU-3)拉伸强度达到4.5 MPa,电导率达到1.03×10~(–4) S/cm;采用LiTFSI质量分数为30%的荧光聚氨酯电解质膜与磷酸铁锂正极和锂金属负极组装的全固态电池表现出良好的倍率与循环性能,在80℃、0.2 C和1.0 C倍率下首次放电比容量分别达到164和112 mA·h/g。     

安全固态锂电池室温聚合物基电解质的研究进展

目前,大多数聚合物固态电解质在室温下离子电导率较低,约为10^–8 ~10^-6 S /cm,且对温度存在着较大的依赖性,仍无法满足高性能室温固态锂电池的实际应用需要。基于此,本文先介绍了室温聚合物电解质在锂离子电池中应用的主要研究进展及其优缺点。然后,从物理调控、化学调控等多角度重点阐述了室温聚合物电解质（包括全固态聚合物电解质、准固态聚合物电解质）的制备工艺、优化与改性方法、作用机理等在电池中应用的主要研究进展和现状。最后,对锂离子电池用室温聚合物电解质存在的挑战和未来可能发展趋势进行了展望。     

聚氨酯在聚合物电解质中的应用进展

简述了聚合物电解质的特点和发展前景,介绍了聚醚型聚氨酯、聚硅氧烷改性聚氨酯、聚丙烯腈改性聚氨酯、聚丙烯酸酯改性聚氨酯作为聚合物电解质基体材料的最新研究进展。聚氨酯由于其性能优良,作为聚合物电解质基体材料具有良好的研究和开发前景,特别是聚合物电解质作为新型锂离子二次电池的电解质材料具有非常大的发展潜力。     

锂离子电池用固态电解质的研究现状与展望

目前商业化的锂离子电池多使用有机液态电解质,存在易燃易爆、易泄露等安全风险,而采用固态电解质替代有机液态电解质可以有效提高电池安全性。锂离子电池用固态电解质又可分为无机固态电解质和有机——即聚合物固态电解质。无机固态电解质对高温或其他腐蚀性环境适应性好,适用于在极端工作环境中刚性电池等领域;聚合物固态电解质在柔韧性和可加工性上则优势明显,适用于柔性电池等领域,但这些材料均尚有问题待解决。无机-有机复合的方式,有望综合两种材料的优势,取长补短,提高固态电解质的综合性能和实用价值。     

Electrochemical properties of Li ion polymer battery with gel polymer electrolyte based on polyurethane

Gel polymer electrolyte (GPE) was prepared using polyurethane acrylate as polymer host and its performance was evaluated. LiCoO₂/GPE/graphite cells were prepared and their electrochemical performance as a function of discharge currents and temperatures was evaluated. The precursor containing a 5 vol % curable mixture had a viscosity of 4.5 mPa s. The ionic conductivity of the GPE at 20 °C was about 4.5 × 10^–3 S cm^–1. The GPE was stable electrochemically up to a potential of 4.8 V vs Li/Li⁺. LiCoO₂/GPE/graphite cells showed a good high rate and low-temperature performance. The discharge capacity of the cell was stable with charge–discharge cycling.     

Improved performance of solid polymer electrolytes for structural batteries utilizing plasticizing co‐solvents

This study describes the formulation, curing, and characterization of solid polymer electrolytes (SPE) based on plasticized poly(ethylene glycol)‐methacrylate, intended for use in structural batteries that utilizes carbon fibers as electrodes. The effect of crosslink density, salt concentration, and amount of plasticizer has been investigated. Adding a plasticizing solvent increases the overall performance of the SPE. Increased ionic conductivity and mechanical performance can be attained compared to similar systems without plasticizer. At ambient temperature, ionic conductivity (σ) of 3.3 × 10^?5 S cm^?1, with a corresponding storage modulus (E ′) of 20 MPa are reached. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134 , 44917.     

增塑型锂离子电池聚合物电解质

从组成聚合物电解质的聚合物基材和电解液两方面进行分析,介绍了最近几年凝胶型、微孔型和复合型聚合物电解质的研究现状,比较了它们的制备方法、性能和特点,探讨了锂盐、增塑剂、离子液体和单离子导体等对聚合物电解质性能的影响,并简要评述了聚合物锂离子电池未来发展的前景趋势。     

Open circuit voltage for solid polymer electrolyte/salt systems in lithium batteries

The open circuit voltage (OCV) model of the solid polymer electrolyte (SPE)/salt system in lithium batteries is established by combining concentrated solution theory with the modified double lattice–non-random (MDL-NR) model which describes the non-ideal behavior of the salt activity in the polymer electrolyte. The activity parameters are obtained from the phase diagram for the given systems and used to describe the OCV of the corresponding systems with one additional parameter, transport number, t ₊ ⁰ . The proposed model agrees very well with the OCV data for various PEO/salt systems.     

Fabrication and characterization of PEO/PPC polymer electrolyte for lithium‐ion battery

A new poly(propylene carbonate)/poly(ethylene oxide) (PEO/PPC) polymer electrolytes (PEs) have been developed by solution‐casting technique using biodegradable PPC and PEO. The morphology, structure, and thermal properties of the PEO/PPC polymer electrolytes were investigated by scanning electron microscopy, X‐ray diffraction, and differential scanning calorimetry methods. The ionic conductivity and the electrochemical stability window of the PEO/PPC polymer electrolytes were also measured. The results showed that the T_g and the crystallinity of PEO decrease, and consequently, the ionic conductivity increases because of the addition of amorphous PPC. The PEO/50%PPC/10%LiClO₄ polymer electrolyte possesses good properties such as 6.83 × 10^?5 S cm^?1 of ionic conductivity at room temperature and 4.5 V of the electrochemical stability window. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

凝胶聚合物电解质在锂硫电池中的应用状况

从凝胶聚合物电解质的制备方法 (原位聚合法和溶液浇铸法)出发,对锂硫电池中凝胶聚合物电解质的应用展开了探究。     

高锂盐含量聚氨酯基固态电解质的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇和一缩二乙二醇为原料,合成硬段质量分数为30%的聚碳酸酯型聚氨酯(PCPU),将合成的聚氨酯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)复合制得不同锂盐质量分数的固态聚合物电解质(SPE)。通过红外光谱分析了聚氨酯结构,采用TG、DSC测试了聚氨酯及电解质的热学性能,并采用交流阻抗、线性扫描伏安测试探究了不同LiTFSI质量分数对电解质电化学性能的影响。结果表明,随着LiTFSI质量分数的增加,聚氨酯基固态聚合物电解质的室温离子电导率呈现先增大后减小再增大的趋势,当锂盐质量分数为70%时,制备的电解质离子电导率达到最大值(1.28×10~(–8)S/cm),以此固态电解质与LiFePO4正极组装的固态电池在60℃、0.2 C电流密度时放电比容量为153 mA·h/g,循环100次容量保持率为84%。