基本信息
- 项目名称：
- PAALi-g-PEO基聚合物电解质的离子导电性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以梳状聚合物PAALi-g-PEO为基体，采用浇注法制备了PAALi-g-PEO/LiClO4/ LiTi2(PO4)3聚合物电解质。结果表明，LiClO4和LiTi2(PO4)3两者与PAALi-g-PEO存在“竞争络合”，并可改善聚合物电解质的表面形貌；该聚合物电解质电导率最大值达到4.6×10-5S•cm-1，比PEO/锂盐体系提高了2～3个数量级。
- 详细介绍：
- 以梳状聚合物PAALi-g-PEO为基体，采用浇注法制备了PAALi-g-PEO/LiClO4/ LiTi2(PO4)3聚合物电解质。利用XRD、IR、SEM等方法研究LiTi2(PO4)3超细粉体对聚合物电解质导电性能的影响，并以电化学交流阻抗法测试了聚合物电解质的离子电导率。结果表明，LiClO4和LiTi2(PO4)3两者与PAALi-g-PEO存在“竞争络合”，并可改善聚合物电解质的表面形貌；该聚合物电解质电导率最大值达到4.6×10-5S•cm-1，比PEO/锂盐体系提高了2～3个数量级。
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撰写目的和基本思路
- 本文以梳状聚合物PAALi-g-PEO为基体，添加锂盐，并与LiTi2(PO4)3超细粉体复合后，以浇注法制备聚合物电解质膜。对制备的聚合物电解质膜进行电化学交流阻抗测试，计算其离子电导率，采用XRD、IR、SEM等方法研究LiTi2(PO4)3超细粉体对聚合物电解质导电性能的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 无机锂快离子导体粉体除具有一般无机粉体的特性外，还具有一定的锂离子传导性能。目前，研究者对无机粉体-聚合物电解质进行了大量的研究，结果表明，无机粉体能显著提高聚合物电解质的离子电导率，而对于无机锂快离子导体超细粉体复合聚合物电解质的研究却不多见。另外，聚合物电解质的电导率比较低，而无机电解质的加工性能差，将两者进行复合，有利于提高综合性能。
应用价值和现实意义
- 以浇注法制备了PAALi-g-PEO/LiClO4聚合物电解质和PAALi-g-PEO/LiClO4/ LiTi2(PO4)3聚合物电解质。LiClO4和LiTi2(PO4)3两者与PAALi-g-PEO存在“竞争络合。 选定LiClO4含量为10%，随着LiTi2(PO4)3加入量的增加，当LiTi2(PO4)3含量为15%时，电导率最大值达到4.6×10-5S•cm-1。
学术论文摘要
- 以梳状聚合物PAALi-g-PEO为基体，采用浇注法制备了PAALi-g-PEO/LiClO4/ LiTi2(PO4)3聚合物电解质。利用XRD、IR、SEM等方法研究LiTi2(PO4)3超细粉体对聚合物电解质导电性能的影响，并以电化学交流阻抗法测试了聚合物电解质的离子电导率。结果表明，LiClO4和LiTi2(PO4)3两者与PAALi-g-PEO存在“竞争络合”，并可改善聚合物电解质的表面形貌；该聚合物电解质电导率最大值达到4.6×10-5S•cm-1，比PEO/锂盐体系提高了2～3个数量级。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 唐致远，高 飞，薛建军，等.锂离子电池聚合物电解质的研究进展[J].化工进展，2004，23(12)：1308-1311 [2] 张子鹏，王标兵，顾利霞.复合型聚合物电解质的研究进展[J].功能高分子学报，1999，12(4)：497-502 [3] 古宁宇，钱新明，程志亮，等.Al2O3掺杂的复合聚合物电解质室温电导研究[J].高等学校化学学报，2001，22(8)：1403-1405 [4] Jayathilaka P A R D，Dissanayake M A K L，Albinsson I，et al.Effect of nano2porous Al2O3 on thermal，dielectric and transport properties of the (PEO) 9 LiTFSI polymer electrolyte system[J].Electrochimica Acta，2002，47(20)：3257-3268. [5] 于明昕，石 桥，周 啸，等.PEO/LiClO4/纳米SiO2复合聚合物电解质的电化学研究[J].高分子学报，2002，(1)：38-42 [6] 陈艾，邓宏.快离子导体及器件[M]. 北京：电子工业出版社， 1993， 1
同类课题研究水平概述
- 在聚合物电解质中添加无机陶瓷粉末，可以抑制聚合物的结晶，提高离子电导率。另外还可以提高聚合物电解质与电极之间的界面稳定性以及聚合物电解质的强度。 古宁宇等制备了微米级Al2O3微粒掺杂的复合聚合物电解质体系，提高了PEO的柔性并降低了PEO的结晶度。用交流阻抗方法研究了其室温电导率，并提出了具有普适性的聚合物电解质/电极体系的模拟等效电路，发现掺杂以后其室温电导率明显增加。 Jayathilaka将含有Lewis酸、碱以及中性弱酸性的Al2O3引入PEO9-LiTFSI电解质体系，并研究该复合电解质的介电松弛、热力学及电化学性质，指出由于填料与离子物种的相互作用而产生了更多的适合于离子传输的位置和通道。 于明昕等将纳米二氧化硅粉末与PEO/LiClO4复合，制得了复合PEO电解质。它们的室温离子电导率最高可以达到1.24×10-5S•cm-1。离子电导率的提高有两方面的原因：一是无机二氧化硅粉末的加入抑制了PEO的结晶，二是二氧化硅粉末和聚合物电解质之间形成的界面对电导率的提高也有一定的作用。 Bestas等对P(EO)8+LiClO4+10%TiO2体系进行X射线衍射和Raman光谱测试，表明TiO2能与锂盐作用而影响聚合物电解质无定形区的结构。 研究表明，聚合物/无机物系统中，电导率的增加主要来自于聚合物/无机物的界面层，无机颗粒的表面层缺陷较多，可作为离子传输的通道，允许离子以较低的迁移活化能通过，提高离子电导率。 无机锂快离子导体粉体除具有一般无机粉体的特性外，还具有一定的锂离子传导性能。目前，研究者对无机粉体-聚合物电解质进行了大量的研究，结果表明，无机粉体能显著提高聚合物电解质的离子电导率，而对于无机锂快离子导体超细粉体复合聚合物电解质的研究却不多见。本文将LiTi2(PO4)3快离子导体与梳状聚合物PAALi-g-PEO复合，以提高聚合物电解质的离子电导率，并对其相互作用机理进行了初步的研究。
