一種星形網(wǎng)狀聚合物電解質(zhì)的研究及其應(yīng)用.pdf

1、聚合物電解質(zhì)是近年來高分子材料領(lǐng)域的研究熱點之一，由于具有質(zhì)輕、粘彈性好，易成膜、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等獨特優(yōu)點，它在鋰離子電池、電致變色器件、超電容、傳感器等電化學(xué)器件中具有廣泛的應(yīng)用前景。聚合物電解質(zhì)一般因其高的結(jié)晶度，溫室離子電導(dǎo)率非常低，無法滿足實際應(yīng)用要求。目前人們已通過各種途徑，如：共聚、共混、交聯(lián)、增塑、添加無機填料等手段對聚合物電解質(zhì)進行改性，然而研究發(fā)現(xiàn)離子電導(dǎo)率和機械性能通常是相互矛盾的，提高離子電導(dǎo)率通常會損害機械性

2、能，提高機械性能通常會導(dǎo)致離子電導(dǎo)率的降低。本文旨在制備一種離子電導(dǎo)率和機械性能俱佳的聚合物電解質(zhì)。 本文將PEG400、PEG600和季戊四醇與CH<,2>Cl<,2>在堿性條件下交聯(lián)縮合成一種星形網(wǎng)狀聚合物，并通過FTIR、<'1>H-NMR和XRD確認(rèn)其為星形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和無定形態(tài)。由于季戊四醇的交聯(lián)作用，聚合物的機械性能和熱穩(wěn)定性能得到明顯改善，TG分析表明聚合物的起始熱分解溫度達260℃。將星形網(wǎng)狀聚合物與LiClO<,4

3、>復(fù)合制備全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，并利用交流阻抗對其電性能進行分析，結(jié)果表明室溫下離子電導(dǎo)率達1.03×10<'-4>S·cm<'-1>。 以星形網(wǎng)狀聚合物為基體制備凝膠型聚合物電解質(zhì)，并對LiClO<,4>、增塑劑EC/PC的加入量進行優(yōu)化研究，實驗結(jié)果表明：當(dāng)w<,(LiClO4)>=12％，w<,(EC/PC)>=80％時，凝膠型聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率達8.83×10<'-4>S·cm<'-1>且具有較好的機械性能。通過

4、紫外可見光光譜和TG分析表明凝膠型聚合物電解質(zhì)具有較好的透光性和熱穩(wěn)定性，起始分解溫度在160℃左右。將制備的凝膠型聚合物電解質(zhì)應(yīng)用于電致變色器件，器件的著色性能良好，轉(zhuǎn)換時間在50ms以下，循環(huán)次數(shù)在10<'7>次以上，說明該凝膠型聚合物電解質(zhì)是一種較理想的離子導(dǎo)電層材料。 將星形網(wǎng)狀聚合物與PVDF二元共混制備凝膠復(fù)合型聚合物電解質(zhì)，并對星形網(wǎng)狀聚合物和PVDF的配比，LiClO<,4>、增塑劑EC/PC和納米SiO<,2>

5、加入量進行優(yōu)化研究，實驗結(jié)果表明：當(dāng)m(星形網(wǎng)狀聚合物)：m<,(PVDF)>=7∶3，w<,(LiClO4)>=16％，w<,(EC/PC)>=200％，w<,(SiO2)>=10％時，制備的凝膠復(fù)合型聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率達2.12×10<'-3> S·cm<'-1>且具有較好的機械性能。將制備的凝膠復(fù)合型聚合物電解質(zhì)應(yīng)用于聚合物鋰離子電池，并對實驗鋰離子電池進行大電流放電和循環(huán)性能測試，實驗結(jié)果表明：大電流放電時，電池工作電