多孔型聚合物電解質(zhì)的界面性能及其機(jī)械性能研究.pdf

1、聚合物鋰離子電池（Polymer lithium ion batteries，簡(jiǎn)稱PLIBs）具有綠色環(huán)保和安全性能好等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。目前，關(guān)于PLIBs的熱點(diǎn)主要集中在聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率、機(jī)械性能和電化學(xué)穩(wěn)定窗口等方面，對(duì)于影響電極/聚合物電解質(zhì)（Electrode/polymer electrolyte，簡(jiǎn)稱E/P）界面相容性的研究相對(duì)較少。E/P界面相容性對(duì)PLIBs安全性能有著重要影響，諸如電池爆炸、自燃等安全問(wèn)題都和

2、其密切相關(guān)，因此研究PLIBs的E/P界面性能有著重要意義。
　　聚合物電解質(zhì)作為PLIBs的核心組成部分，也是E/P界面相容性研究的重要對(duì)象。在聚合物電解質(zhì)中，多孔型聚合物電解質(zhì)（Porous polymer electrolyte，簡(jiǎn)稱PPE）與純固態(tài)聚合物電解質(zhì)比較電導(dǎo)率較高，與凝膠聚合物電解質(zhì)相比機(jī)械性能較好。因此，本論文優(yōu)化PPE的制備工藝，通過(guò)優(yōu)化其E/P界面相容性來(lái)減小其界面阻抗并提高機(jī)械性能，以緩和其機(jī)械性能和電導(dǎo)

3、率相容性差的難題。
　　為優(yōu)化PPE界面性能和機(jī)械性能，本論文選取了納米Al2O3、植酸（Phytic acid，簡(jiǎn)稱PA）作為摻雜劑制備了兩種體系的多孔聚合物電解質(zhì)，并對(duì)它們的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、熱性能、界面性能等展開(kāi)研究。本論文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）在第1章中，對(duì)PLIBs的研究背景和E/P界面形成機(jī)理及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。E/P界面研究現(xiàn)狀主要分為影響因素和研究方法，其中影響因素從電極材料、聚合物電解質(zhì)

4、基體、鋰鹽、增塑劑和離子液體、無(wú)機(jī)填料及其他影響因素等幾個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)介紹，研究方法主要從顯微法、交流阻抗法、譜學(xué)法、原位研究法四個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明；
　?。?）在第2章中，主要介紹本論文的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備、試劑、電池組裝技術(shù)、聚合物電解質(zhì)的表征方法和技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容以及對(duì)它們測(cè)試的條件進(jìn)行了說(shuō)明；
　　（3）在第3章中，制備了納米Al2O3摻雜的PPE膜，并對(duì)其的制備工藝、頻率選擇、聚合物電解質(zhì)的微觀形貌、熱性能、界面性能、機(jī)械性

5、能等進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究和說(shuō)明。納米Al2O3可以有效地提高PPE膜的拉伸強(qiáng)度、熱性能和E/P界面性能，然而卻存在著減小斷裂伸長(zhǎng)率的不足。當(dāng)納米Al2O3比重為10％時(shí)，PPE綜合性能最好，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為3.37MPa和22.6%，且時(shí)間影響下的界面阻抗穩(wěn)定時(shí)為450Ω左右；
　?。?）在第4章中，使用PA作為交聯(lián)劑和摻雜劑來(lái)提高PPE的機(jī)械性能和界面性能，其對(duì)機(jī)械性能中的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)提升作用。含

6、15wt.%PA的PPE具有最佳的綜合性能，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為2.85MPa和45.7%，且以時(shí)間作為影響因素的界面阻抗穩(wěn)定時(shí)為560Ω左右。同時(shí)，PA在聚合物電解質(zhì)中具有造孔功能，可以通過(guò)控制PA與聚合物之間的比重來(lái)優(yōu)化聚合物電解質(zhì)膜表面和內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，該孔隙呈現(xiàn)三維橢圓形立體結(jié)構(gòu)。與第3章中使用的傳統(tǒng)方式相比，而且PA具有環(huán)境友好、生物相容性好、價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。因此，PA體系PPE在電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用具有良好的前景