新型增塑劑的合成及其凝膠聚合物電解質(zhì)性能研究.pdf

1、凝膠聚合物電解質(zhì)具有液體電解質(zhì)的性質(zhì)(離子電導(dǎo)率較高)同時又具有聚合物良好的加工性能,是制備高功率密度和高能量密度、長循環(huán)壽命的聚合物鋰離子電池的重要材料之一。一般來說,性能良好的凝膠聚合物電解質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有以下特點:較高電導(dǎo)率、較高的鋰離子遷移數(shù),較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口,良好的熱力學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性以及較高的機(jī)械強(qiáng)度,與電極的相容性良好等。
　　 增塑劑在凝膠聚合物電解質(zhì)中的作用如下:
　　 (1)降低聚合物電解質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)變

2、溫度,提高聚合物鏈段的遷移性,有助于隨聚合物鏈段一起運動的載流子的輸運；
　　 (2)通過偶極子與聚合物分子之間的相互作用,提高聚合物及其自身的極性,轉(zhuǎn)而促進(jìn)鋰鹽在聚合物電解質(zhì)中的解離；
　　 (3)破壞鋰離子與聚合物之間的配位鍵,使更多的鋰離子在凝膠態(tài)中而不是在晶相中運動。
　　 碳酸丙烯酯(PC)作為增塑劑具有許多優(yōu)點,比如它的介電常數(shù)(64.92)較高,溶解鋰鹽的能力強(qiáng),液態(tài)溫度范圍寬(熔點-48.8℃,沸

3、點242℃),價格便宜等。但是PC也有很多缺點,其中最主要的是PC與電極材料特別是負(fù)極材料的相容性不好,易于在碳負(fù)極發(fā)生分解,并與鋰離子形成共插現(xiàn)象,導(dǎo)致石墨的明顯脫落。
　　 為了提高凝膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,我們加入了大量的增塑劑,然而大量的增塑劑比如30％含量的增塑劑會降低凝膠聚合物電解質(zhì)的力學(xué)性能。在凝膠聚合物電解質(zhì)中添加無機(jī)納米粒子,不但可以提高其力學(xué)性能,改善其穩(wěn)定性,還可以一定程度上改善其電化學(xué)性能,比如增大離

4、子電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性。
　　 為了獲得綜合性能良好的凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜,我們制備了一種新型的增塑劑TEMP,并利用TEMP和PC組成混合增塑劑,以PEO為基體,LiClO4為鋰鹽,通過調(diào)節(jié)TEMP與PC的比例以及增塑劑在凝膠聚合物電解質(zhì)中的含量,分別制備了復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜。研究了其電化學(xué)性能以及熱分析性能等性質(zhì)。
　　 最后,我們通過向凝膠聚合物電解質(zhì)中摻雜納米級Al2O3粉末制備了復(fù)合聚合物電解質(zhì)體系,采用交流