水铝英石/PEO/LiClO4复合固态聚合物电解质中组分相互作用对PEO结晶的影响

为解决现有锂离子电池的安全性问题,固态电解质的研究备受关注。以Na2SiO3和AlCl3·6H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备出水铝英石(AL);通过溶液共混法将其与聚环氧乙烷/高氯酸锂(PEO/LiClO4)复合得到复合固态聚合物电解质。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热分析仪(DSC)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及光学显微镜(OM)对样品进行结构分析及形貌表征。结果表明:水铝英石和LiClO4与PEO间的非价键力相互作用(络合、氢键及Lewis酸-碱作用)显著抑制PEO的结晶。随着水铝英石含量的增加,PEO的结晶度呈现出先降低后增加的趋势;而随着锂盐含量的增加,PEO的结晶度持续降低,当EO/Li+摩尔比为10∶1,水铝英石的含量为5%(质量分数)时,复合固态聚合物电解质的结晶度最低,仅为4.12%。

分子间相互作用对复合固态聚合物电解质离子电导率的影响机制

以聚氧化乙烯(PEO)为基体、埃洛石纳米管(HNTs)为填料,采用溶液浇铸法制备了系列聚氧化乙烯/高氯酸锂/埃洛石(PEO/LiClO4/HNTs)固态聚合物电解质。系统研究了HNTs经表面改性前后对PEO结晶性能、锂盐解离度及离子电导率的影响机制。透射电子显微镜和比表面积表征结果表明,HNTs经硫酸处理后(A-HNTs),可在保持纳米管形貌的基础上使其比表面积从33.15 m^(2)/g增加到104.73 m^(2)/g;X射线衍射和差示扫描量热法分析结果表明,HNTs经表面改性处理,可增加分子间的相互作用,进一步降低PEO的结晶度;光学显微镜结果证明,HNTs的加入可使PEO球晶尺寸减小,表面改性处理可进一步使PEO结晶细化;傅里叶变换红外光谱和离子电导率测试结果表明,通过对HNTs纳米管表面基团的控制,可以提高LiClO4解离程度,获得的电解质膜在40℃的离子电导率高达1.35×10^(-4) S/cm。