新型離子液體聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究.pdf

1、開發(fā)新的高離子電導(dǎo)率聚合物電解質(zhì)，應(yīng)用于各種固態(tài)電化學(xué)裝置中，引起了大家廣泛的興趣，這是由于其固有的性質(zhì)，如可薄膜化，靈活性，高離子電導(dǎo)率和寬的電化學(xué)窗口。離子液體由于其可忽略不計(jì)的低蒸氣壓，高離子電導(dǎo)率，良好的熱和電化學(xué)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是聚合物-鹽體系中合適的電解質(zhì)鹽。本文合成了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚(甲基丙烯酸甲酯-1-乙烯基-3-丁基咪唑溴鹽)[P(MMA-VBIMBr)]，并以此為基體，離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟

2、硼酸鹽(BMIMBF4)為增塑劑，制備了一系列離子液體聚合物電解質(zhì)。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以N-乙烯基咪唑和正溴丁烷為原料合成了離子液體1-乙烯基-3-丁基咪唑溴(VBIMBr)，然后將其與甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過自由基溶液聚合法制備了P(MMA-VBIMBr)，采用IR、1H NMR對目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。并分別對其合成條件進(jìn)行了優(yōu)化。合成VBIMBr的最佳工藝條件為:反應(yīng)時(shí)間6h，反應(yīng)溫度為80℃，投料比為1∶1.

3、1。在此工藝條件下，VBIMBr的產(chǎn)率可達(dá)到91.30％。合成P(MMA-VBIMBr)的最佳工藝條件為:以氯仿為溶劑，引發(fā)劑AIBN用量為1％，反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間6h，P(MMA-VBIMBr)收率可達(dá)92.74％。
　　(2)以PMMA和P(MMA-VBIMBr)為聚合物基體，離子液體BMIMBF4為增塑劑，采用溶液澆注法制備了BMIMBF4/PMMA和BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)兩類離子液體聚合物電解質(zhì)

4、，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱重分析(TG)和電化學(xué)交流阻抗(EIS)等方法對聚合物和聚合物電解質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行了研究。測試結(jié)果表明:BMIMBF4/PMMA型和BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)型電解質(zhì)膜均具有較高的熱穩(wěn)定性，分別為250℃和270℃，通過共聚改性后穩(wěn)定性略有提高;且前者機(jī)械穩(wěn)定性差，后者則表現(xiàn)出良好的柔韌性;當(dāng)BMIMBF4/PMMA和BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)的質(zhì)量比為1∶2

5、，單體投料摩爾比為n(MMA)∶n(VBIMBr)=7∶3時(shí)，聚合物成膜的綜合性能最好，此時(shí)它們的電導(dǎo)率分別是0.50×10-3S/cm和2.77×10-3S/cm(20℃)，電壓窗口分別為3.5V和2V。且離子電導(dǎo)率隨著溫度的升高而迅速增加，電導(dǎo)率-溫度曲線符合Arrhenius方程。
　　本論文的創(chuàng)新之處在于，采用共聚的方法對PMMA基體進(jìn)行改性，通過自由基溶液共聚合成了無規(guī)共聚物P(MMA-VBIMBr)。新的聚合物基體中離