聚合物电解质性能表征的常用方法

表征聚合物电解质体系离子传输性质的参数有电导率、离子迁移数和扩散系数等。电导率常用交流阻抗法测量,离子迁移数常用稳态电流法测量,扩散系数常用恒电流阶跃法测量。介绍了这3种方法的基本原理、测试过程及结果分析方法。     

PEO基纳米复合聚合物电解质

以PEO为基质复配少量纳米无机填料,制备了固态纳米复合聚合物电解质膜.通过建立等效电路对交流阻抗数据进行拟合,拟合效果良好,此电解质膜最大离子电导率为3.87×10-5/cm(40℃),离子电导率-温度依赖性关系符合VTF方程,电解质膜的锂离子迁移数为0.2～0.3,电化学稳定窗口均在4.8 v以上,并且均随着无机填料的增加而略有增加.结果表明:纳米填料能够有效改进聚合物电解质膜的电化学性能.     

聚合物电解质离子迁移数测定方法的研究进展

在理论研究和实际应用中,离子迁移数都是一个重要的参数,但聚合物电解质是非理想的电解质体系,因此在过去的20余年中,研究者为准确测定其离子迁移数做出了不懈的努力,发展了许多有价值的测量原理和方法。综述了Tubandt法、电动势法、稳态电流法、改良的极化法和NMR法测量聚合物电解质离子迁移数的基本原理、适用范围以及最新的研究进展。     

一种新型聚合物电解质的制备与表征

通过丙烯酸二乙二醇甲醚酯、丙烯酸和丙烯酰胺共聚,添加有机增塑剂和无机添加剂,制备了一种新型的锂离子蓄电池复合聚合物电解质膜.用红外光谱、扫描电镜和交流阻抗谱等方法进行了表征,研究了影响电导率的各种因素、电化学稳定性和与金属锂的界面相容性.该电解质膜机械加工性能良好,电化学性能稳定,电导率在22℃下达到了1.27×10-3S/cm.研究结果表明,聚合物的组分比例、锂离子浓度、增塑剂和添加剂对电导率有不同程度的影响.以该电解质膜组装模拟电池,具有较好的充放电性能.     

锂离子电池聚合物复合电解质研究介绍

本文介绍了固体粒子/聚合物复合电解质的研究情况，着重研究了固体粒子的加入对电解质性能的改善作用，并探讨了复合电解质的导电机理。     

PEO-LiXSiO2复合聚合物电解质电导率的研究

为了提高基于聚氧化乙烯(PEO)的聚合物电解质的室温电导率,以PEO为聚合物主体、LiClO4或LiN(CF3SO2)2为盐、SiO2为填充剂,以溶液浇铸法制备了它的复合聚合物电解质.电导率测试表明,PEO15LiN(CF3SO2)2-10%SiO2在30℃的电导率为4.67×10-5S/cm.     

塑料化聚合物电解质的导电性质

采用直流和交流阻抗法测量了塑料化聚合物电解质的电导率,得到了电导率随温度的变化关系.通过红外、拉曼光谱方法,研究了膜中锂离子与聚合物骨架的相互作用.结果表明,在常温下,塑料化聚合物电解质的离子电导主要表现为液相离子的扩散迁移.在较高的温度下,离子的传导机理为离子的迁移和聚合物链段蠕动的协同作用.     

纳米SiO2表面基团对复合聚合物电解质性质的影响

采用不同表面化学状态的纳米SiO2,制备了聚环氧乙烷[Poly(ethyleneoxide),PEO]基复合聚合物电解质(Compositepolymerelectrolytes,CPE),通过DSC技术和FTIR光谱研究了纳米填料对聚合物体系体相成分的影响,并对其离子电导率、锂离子迁移数、电化学稳定性等电化学性质进行了表征。结果表明,纳米填料的表面化学状态对CPE的影响很大,亲水性的SiO2对CPE的相组成几乎没有改变效果,但疏水性的SiO2明显降低了聚合物体系的晶相成分。电化学测试结果显示,采用表面烷基化的SiO2制备成的CPE比采用亲水性SiO2的CPE显出更高的离子电导率、锂离子迁移数和更宽的电化学稳定窗口,揭示了体系的相组成和PEO/SiO2相界层是影响CPE内离子传输的两个重要因素。     

聚合物复合电解质的界面结构与控制

主要讨论了聚合物固体电解质与聚合物、增塑剂和无机物等复合形成的多相聚合物复合电解质中 ,界面结构对离子电导率和机械性能的影响。指出选择适当的改性剂及复合方法 ,控制界面的结构和形态 ,形成尽可能多的高导电的界面 ,是获得电导率高和机械性能良好的聚合物固体电解质的有效途径     

单离子固态聚合物锂离子电解质膜的研究

将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有较好的热稳定性;拉伸强度最大可达到4.25 MPa;当EO/Li+为20时,电解质膜的锂离子电导率可分别达到2.16×10-5 S/cm(40℃)和4.26×10-4S/cm(100℃);此外,该电解质膜的锂离子迁移数大于0.9,接近于单一锂离子导体。所制备的电解质膜有望在中高温锂电池中得到应用。     

硅钨酸锂在聚合物电解质中的应用

采用萃取法制备了具有微孔结构的偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]膜,其中掺杂不同质量分数的硅钨酸锂(Li4SiW12O40),吸附碳酸丙烯酯(PC)后,具有10-4 S·cm-1的离子电导率。DSC分析结果显示,聚合物电解质的结晶度随Li4SiW12O40掺杂量的增加而降低。利用电化学阻抗法测试了聚合物电解质的离子电导率,发现当聚合物膜中掺杂8.5%(质量百分数)的Li4SiW12O40时,聚合物电解质具有较高的离子电导率(3.56×10-4 S·cm-1)。采用交流阻抗与直流极化相结合的方法测试了聚合物电解质的离子迁移数,随Li4SiW12O40的掺杂质量分数的增加,Li 离子迁移数逐渐降低。通过分析聚合物膜掺杂Li4SiW12O40前后的FTIR光谱图,发现Li4SiW12O40与P(VDF-HFP)共聚物分子链之间存在氢键和配位作用。     

新型复合聚合物电解质膜的制备及性能

采用相转换法制备了以天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)为基质的新型复合聚合物电解质膜。利用交流阻抗、线性扫描伏安和恒电位计时电流法对电解质膜的电化学性能进行了研究。结果表明:该电解质膜在25℃下的电导率为10-5~10-4S/cm,在m(NR)∶m(SBR)=40∶60、LiClO4和SiO2的质量分数分别为22%和21%时,电导率达到最大值1.2×10-3S/cm,电解质膜的电化学稳定窗口和Li 迁移数也分别达到了6.8 V和0.397。     

复合型聚合物电解质膜的研究

报导了一种复合聚合物电解质膜的制备方法,并对其结构和电化学性能进行了研究.与普通塑料化聚合物电解质膜相比,复合电解质膜具有机械强度高、变形性小、电导率高等特点,能满足聚合物锂离子电池的规模化生产.     

PVDF-PEO交联复合型聚合物电解质膜研究

对使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)共混并添加气相SiO2组成的聚合物电解质膜中的聚偏氟乙烯进行交联处理,得到交联复合型聚合物电解质膜。交联后的聚偏氟乙烯使聚合物膜具有良好的强度,聚合物膜中未交联的聚氧化乙烯能在电解液中溶涨,使聚合物膜具有良好的电导率并与电极具有良好的复合能力。比较了聚偏氟乙烯与聚氧化乙烯投料比例对交联比例、电导率的影响,在聚合物电池中进行了电性能初步试验。结果表明,所制备的聚合物电解质膜具有良好的高低温性能,与锂具有良好的相容性,组成的聚合物锂离子蓄电池具有良好的循环性能。