改性P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是先进锂离子电池材料研究的重点之一,对其未来的发展起到至关重要的作用.总结了国内外近年来聚合物锂离子电池改性P(VDF-HFP);凝胶聚合物电解质的研究成果;重点介绍了共混凝胶聚合物电解质和纳米复合凝胶聚合物电解质的制备方法及其离子导电性;并对P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用做出了展望.     

锂离子电池用P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质的进展

介绍了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基质的凝胶聚合物电解质(GPE)的制备方法和性质,如萃取法、相转化法及直接法等;讨论了该类电解质的主要问题,例如热力学稳定性和机械强度较差等,并提出了可能的解决措施,如共混、加入陶瓷粒子等.     

聚丙烯/聚偏氟乙烯共混复合材料的介电性能的研究

研究了高介电常数的聚偏氟乙烯(PVDF)共混改性聚丙烯(PP)以提高PP的介电性能.分析了PVDF含量、加入的聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)增容剂和拉伸等因素对PP/PVDF复合材料介电性能的影响.采用SEM和DSC等方法研究了复合材料的界面性能.结果显示,聚偏氟乙烯(PVDF)及增容剂的加入能够提高PP/PVDF的介电性能,拉伸由于能促进β相PVDF的生成,同样可以有效地提高复合材料的介电常数.     

氮化硼纳米片改性环氧树脂导热与介电性能的研究

越来越高的电热密度以及电力设备小型化的趋势需要电力设备的绝缘材料具备更好的导热性能.针对传统环氧树脂(epoxy,EP)导热率过低的缺陷,通过剥离六方氮化硼的方法制备了氮化硼纳米片(boron nitride nanosheet,BNNS),将其作为填料掺入环氧树脂得到了复合材料(EP-BN).测试结果证明,BNNS能...     

BT-CNT复合颗粒填充聚偏二氟乙烯介电性能的研究

利用机械球磨法制备了钛酸钡表面负载碳纳米管的复合颗粒BT-CNT,将其填充到聚偏二氟乙烯中制备了三相复合材料(BT-CNT/PVDF),研究BT-CNT对该复合材料介电性能的影响。结果表明:随着BT-CNT质量分数的增加,复合材料的介电常数显著增加,而介质损耗及电导率仍保持在较低值,复合材料在BT-CNT质量分数为50%时未出现典型的渗流效应。介电常数的增加主要源于导电性CNT引起的界面极化,而长的CNT经机械球磨在BT表面形成较短的CNT片段,静电吸附于BT表面,难以在整个复合材料中形成导电性渗流网络。复合材料的介电常数随测试温度的升高而增大,这是由于温度升高导致更强烈的界面极化。     

ZIF-67/PVDF复合薄膜的制备及介电性能

改善介电电容器性能是满足电路元器件微型化和集成化需求的有效方法之一,如何提高介电复合材料的介电性能引起了研究者们的广泛关注。本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体,金属有机框架物（MOFs）ZIF-67为填料,通过流延涂膜制备了一系列ZIF-67/PVDF复合薄膜材料,探究MOFs对PVDF基复合材料的微观结构及宏观性能影响。结果表明：ZIF-67可以诱导PVDF生成更多β相,促进基体极化,提高复合材料的力学性能和介电性能。当填料质量分数为5%时,ZIF-67/PVDF复合薄膜40℃下的杨氏模量为1 200 MPa,击穿场强为139.74 kV/mm,两者相较于纯PVDF薄膜均有增长;100 Hz下的介电常数为10.39,比纯PVDF薄膜提高了35.29%,并且能保持较低的介质损耗。     

高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料

高介电常数的聚合物基电介质材料无论是在电力工程,还是在微电子行业都具有十分重要的作用。研究中主要以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以纳米和微米尺度的高介电常数的铁电陶瓷钛酸钡(BT)的前驱体粉末为功能添加组分,采用特殊的工艺制备了高介电常数的聚合物基纳米功能电介质复合材料。研究了制备工艺、添加物含量、以及微米/纳米BT的体积比等因素对复合电介质材料介电性能的影响。发现在无水乙醇中,通过纳米BT与PVDF颗粒之间强烈的吸附作用以及热模压工艺,可以制备高度分散性的BT/PVDF纳米复合材料。同时通过合理的组合微米/纳米BT的体积比,在BT同样的体积含量时,微米/纳米BT的共混物对复合材料介电性能的提高有明显协同效应。利用该效应可以制备介电常数高的聚合物基电介质材料。     

Ag@MoS2/P(VDF-HFP)电介质复合材料的制备及性能研究

采用两步水热法制备了高长径比核-壳结构Ag@MoS_2纳米线,以P(VDF-HFP)为基体、Ag@MoS_2纳米线作为填料,在不同填充量下通过溶液共混和流延法制备了复合材料薄膜。采用SEM、TEM、XRD、XPS等对Ag@MoS_2的微观结构、尺寸、化学成分进行表征,并利用SEM和阻抗分析仪对复合材料的微观形貌和介电性能进行表征。结果表明:Ag@MoS_2填料在聚合物基体中分散均匀,且两相之间的界面结合效果良好。随着填料含量的增加,复合材料的介电常数逐渐增大,当Ag@MoS_2的质量分数为35%时,1 kHz下复合材料的介电常数为67.2,介质损耗因数仅为0.15,且复合材料的介电常数和介质损耗呈现出较弱的频率依赖性。     

正硅酸乙酯改性的银填充聚偏二氟乙烯介电复合材料的制备及性能研究

利用湿化学还原法制备了银(Ag)颗粒,并用正硅酸乙酯对其进行处理,通过混合和热压工艺制备了正硅酸乙酯改性的银填充聚偏二氟乙烯介电复合材料。研究了正硅酸乙酯水解得到二氧化硅(SiO2)绝缘层对该复合材料介电性能的影响。结果表明:正硅酸乙酯水解在Ag颗粒之间生成的SiO2绝缘层避免了Ag颗粒之间的直接接触,形成了内部电子阻隔层,使复合材料的渗流阈值增大,介质损耗保持较低的值(小于0.08,1kHz,体积分数28%),电导率为2.85×10-5S/m(1 kHz,体积分数28%)。由于SiO2绝缘层具有一定的厚度(计算值为10 nm),载流子在金属Ag颗粒间及颗粒与基体间跃迁相对较难,导致了该复合材料具有较低的介电常数值(ε=38.5,1 kHz,体积分数28%)。     

聚丙烯纳米复合材料的介电特性研究

目前电力系统中容性设备是占地面积较大的设备之一,随着柔性直流输电技术的发展,提高容性设备的储能密度、减小设备体积成为迫切需要解决的问题。提高电容器电介质储能密度的途径主要是提高相对介电常数和击穿场强,通过向有机聚合物基体掺杂无机纳米材料是电介质材料改性的方法之一。本文测试了不同氧化钛含量样品的相对介电常数和直流击穿场强,对比分析了纯聚丙烯样品和聚丙烯/氧化钛复合材料样品的陷阱参数。结果表明,氧化钛的掺杂会在复合材料中引入界面区,从而影响材料的介电特性。氧化钛质量分数为9%的样品相对介电常数最高,相对纯聚丙烯样品增大了23.95%;而氧化钛质量分数高于0.1%时,击穿场强则随氧化钛含量的增加而降低。     

锂离子电池用P(PETMA)/P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质

以季戊四醇和甲基丙烯酸为原料,制备具有多支链结构的不饱和羧酸酯,再与P(VDF-HFP)共混,经热聚合制备锂离子电池用凝胶聚合物电解质,用红外光谱、循环伏安、X射线衍射、交流阻抗等研究电解质的性质。结果表明,用该多支链羧酸酯制备聚合物电解质时,单体用量少,获得的凝胶粘性好,室温离子电导率为1.03 mS/cm,电化学稳定窗口达到5.2 V,以此制备的聚合物电池界面阻抗小,放电性能好。     

增强静电纺P(VDF-HFP)锂离子电池隔膜的电化学性能

采用静电纺丝法制备了P(VDF-HFP)/PEG复合纳米纤维膜,并对其进行热压处理,PEG成分熔融在纤维间形成粘结点,制备了P(VDF-HFP)增强纳米纤维(PFP)膜。相对于静电纺P(VDF-HFP)(PF)膜,PFP膜断裂强度提高了约2.19倍。考察并分析了PFP膜的热收缩性、电化学性能和组装电池的首次充放电性能。结果表明:PFP膜150℃、1 h热处理收缩率为6.40%,其室温离子电导率为1.30×10-3S/cm,聚合物电解质分解电压为4.94 V,电池首次循环放电比容量为134.4 m Ah/g。     

环氧/POSS复合电介质介电与热学性能

研究缩水甘油基-笼型聚倍半硅氧烷(G-POSS)对环氧树脂(EP)介电性能与热学性能的影响和作用机理.实验制备G-POSS质量分数在0％、0.5％、1％、2％、3％和5％的环氧/POSS复合电介质试样.测试和研究G-POSS质量分数对环氧/POSS复合电介质相对介电常数、交流击穿场强、玻璃化转变温度等的影响.当G-PO...     

介电导热云母/氮化硼纳米杂化聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

首先以六方氮化硼(h-BN)微粉及绢云母微粉(Mica)为原料,通过冻融循环结合超声工艺剥离出氮化硼纳米片(BNNS)及云母纳米片(MNS);之后以BNNS和MNS为绝缘导热填料,采用原位聚合法及二步法的水性聚酰亚胺(PI)工艺,制备了云母/氮化硼纳米杂化聚酰亚胺薄膜(简称为MNS/BNNS纳米杂化PI薄膜).研究了不同MNS/BNNS填充量对纳米杂化PI薄膜性能的影响,采用XRD、TEM、AFM对BN、BNNS、Mica、MNS的形貌、结构进行了表征,并测定了MNS/BNNS纳米杂化PI薄膜的导热系数、介电常数及电气强度等性能.结果表明:当m(MNS)∶m(BNNS)=1∶2时,纳米杂化PI薄膜具有较好的综合性能,导热性能比纯PI大幅提高,导热系数为0.743 W/(m·K),电气强度可达246 MV/m,介电常数为5.28.     

热处理前后非脱气交联聚乙烯的介电性能和机械性能分析

In order to investigate the influence of cross-linking byproducts on dielectric and mechanical properties of 110k V cross-linked polyethylene(XLPE)cable insulation,we selected the undegassed XLPE cable insulation which is heated at 70℃in laboratory for different duration in terms of heating time,to prepare XLPE samples with different mass loss ratio.We carried out Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR)test,electric breakdown test at 50 Hz,pulsed electro-acoustic(PEA)measurement and tensile test for XLPE samples.In FTIR spectrogram,the characteristic absorption peaks were observed to appear at 1 680 cm-1 and 1 600 cm-1,which can be related to two kinds of cross-linking byproducts includingα-methylstyrene and acetophenone.The intensity of these absorption peaks decreases with the increase of mass loss ratio.It can be proposed that the mass loss of XLPE samples in the process of thermal treatment is caused by volatiliztion ofα-methylstyrene and acetophenone.Therefore,the change of mass loss ratio can reflect the change of content ofα-methylstyrene and acetophenone in the process of thermal treatment.The results of electric breakdown test showed that the reduction ofα-methylstyrene and acetophenone leads to the enhancement of electric breakdown strength at 50 Hz.PEA measurement results showed that heterocharge is produced and accumulated when cross-linking byproducts are present,whereas no heterocharge is found whenα-methylstyrene and acetophenone are absent.The formation of heterocharge is attributed to ionization of cross-linking byproducts under electric stress.Based on these results,it can be suggested that when AC electric field is applied on XLPE samples,the occurrence of ionization of cross-linking byproducts results in the increase of free carriers in XLPE insulation,leading to a lower electric breakdown strength.The results of tensile test showed that tensile strength is proportional to the mass loss ratio of XLPE samples,which suggests that cross-linking byproducts can reduce the tensile strength of XLPE insulation.     

Structure and Dielectric Properties of Heteroepitaxial PMNT Thin Films

Thin films of PbMg_1/3 Nb_2/3O₃(PMN) and (1 ? x)PbMg_1/3Nb_2/3O₃-xPbTiO₃ (PMNT) with x = 0.1 to 0.3 were epitaxially grown on (100) MgO and (100) SrTiO₃ (ST) substrates by magnetron sputtering. Typical film thickness was 300 to 900 nm. Pyrochlore free (001) PMN and (001) PMNT thin films were grown on the ST and MgO substrates at narrow temperature window of 500 ± 20°C. The cross-sectional TEM image showed that the sputtered PMN and PMNT thin films comprised high density and continuous structure. These sputtered films showed 3-dimensional epitaxy. The dielectric response of the sputtered thin films showed frequency dispersion similar to bulk relaxor-like behavior with a broad temperature anomaly. PMN-23PT (x = 0.23) thin films showed the temperature of maximum, Tm, at 80°C. The Tm coincided with that of corresponding bulk materials. However, the obtained maximum dielectric permittivity, ?_m, ?_m = 900 to 1000, was considerably smaller than that in the bulk. The relatively low dielectric permittivity was probably due to the presence of strained hetero-epitaxial layer having temperature independent dielectric properties.     

聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展

聚合物/无机纳米复合电介质由于其优异的电、热、机械等性能而成为电介质领域研究的热点.本文综述了该领域的最新研究进展,涉及纳米电介质的结构特性和介电性能及其机理,重点阐述了纳米电介质的界面特性和电阻率、介电常数、介质损耗、击穿场强、耐电晕老化、电树枝老化、陷阱、空间电荷等介电特性及其对应的微观和介观机理,并展望了纳米电介...