【摘要】：隨著鋰離子電池的快速發(fā)展,人們對其安全性和穩(wěn)定性也提出了越來越高的要求。固態(tài)聚合物電解質因其較高的電導率、較好的力學性能和穩(wěn)定的化學性能被廣泛研究,但是離子遷移率明顯低于傳統(tǒng)的液態(tài)電解質。通過外場作用力改變聚合物的相結構并添加導電粒子共同取向運動,構建雙重有序離子通道,可以有效地解決這個問題。本論文采用交流電場作為驅動力,調控共混聚合物聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)的相結構變化,使導電聚合物PEGDA形成聚合物導電離子通道,在此基礎上,向混合聚合物基體中分別加入導電性良好的陶瓷粒子磷酸鈦鋁鋰(LATP)和離子液體1-丁基-3-甲基咪唑(雙三氟甲磺酰)亞胺鹽(BMIM TFSI),使導電粒子和導電聚合物PEGDA協(xié)同作用,構建具有雙重離子通道的固態(tài)聚合物電解質薄膜。利用光學顯微鏡同步監(jiān)測粒子在PDMS基體中的運動及取向排列行為,利用掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)及拉曼光譜分析對材料截面中粒子的分布進行了表征,并進一步通過電化學工作站對薄膜材料進行了離子電導率的測試。在交流電場作用下,PEGDA液滴由于極化作用在PDMS基體中沿平行于電場的方向緊密排列,形成鏈狀結構。加入LATP粒子后,當施加強度為800 V/mm、頻率為100 Hz、作用時間為5 min的交流電場作為驅動條件,可制備得到具有較好三維網(wǎng)絡結構離子通道的LATP/PEGDA/PDMS復合聚合物電解質薄膜。通過SEM觀測,EDS元素分析及拉曼光譜分析證實了該網(wǎng)絡結構,通過電化學工作站對薄膜材料的交流阻抗進行測試,然后利用公式計算出其離子電導率,發(fā)現(xiàn)電場驅動構建雙重離子通道的復合聚合物電解質,與同等條件下未加電場的均質復合材料相比,離子電導率有明顯提高,并且隨著溫度的升高而逐漸增大。同樣,在交流電場作用下,向PEGDA/PDMS混合聚合物基體中加入離子液體BMIM TFSI后,當施加強度為1000 V/mm、頻率為100 Hz、作用時間為5 min的交流電場作為驅動條件,BMIM TFSI液滴在聚合物基體中取向排列結構最好,沿平行于電場方向連接成鏈狀,并且相互之間形成三維網(wǎng)狀結構,在此條件下制備這種具有較好三維網(wǎng)絡結構離子通道的BMIM TFSI/PEGDA/PDMS復合聚合物電解質薄膜。通過SEM觀測,EDS元素分析及拉曼光譜分析證實了該網(wǎng)絡結構,同樣通過電化學工作站對薄膜材料的交流阻抗進行測試,然后利用公式計算出其離子電導率,發(fā)現(xiàn)電場驅動構雙重離子通道的復合聚合物電解質,與同等條件下未加電場的均質復合材料相比,離子電導率也有明顯提高,并且隨著溫度的升高而逐漸增大,符合阿倫尼烏斯方程。
【圖文】：

圖 1-1 PEO 基固態(tài)聚合物電解質的導電機理示意圖[24]Figure. 1-1 Proposed migration mechanism of lithium ions in PEO electrolyte[24]圖 1-1 是 PEO 基固態(tài)聚合物電解質的導電機理示意圖，由于 PEO 在無定形區(qū)的鏈運動，乙氧基上的氧原子與鋰離子進行絡合、解離，因此鋰離子得到遷移[24]。由于

圖 1-2 冰膜法制備 LATP/PEO 固態(tài)聚合物電解質的示意圖及掃描電鏡圖[29]Figure. 1-2 Ice-templating process and SEM images of LATP / PEO Polymer Electrolyte[23.2 電場近年來，大量研究被致力于電場誘導取向排列，通過施加電場，，在不同體系
【學位授予單位】：江漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O631;TM912

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本文編號：2641140