偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物基微孔-凝胶聚合物电解质的研究进展

综述了近年来偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene),P(VDF-HFP)]基微孔-凝胶聚合物作为锂离子电池聚合物电解质的研究进展,内容包括该类聚合物电解质的制备方法及其改性,并展望了其发展趋势。随着技术的进一步发展,完全可以制备出性能优良的聚合物锂离子电池。

辐照剂量对偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物结构和性能的影响

采用凝胶含量、凝胶渗透色谱、核磁共振波谱、差示扫描量热分析、热重分析、拉伸性能等表征手段,研究不同辐照剂量(60 kGy, 90 kGy, 120 kGy, 160 kGy和200 kGy)对辐照交联的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))的结构、热性能和力学性能的影响。结果表明,在60~200 kGy辐照范围内,随着辐照剂量的增大,P(VDF-HFP)中凝胶含量增加、交联度增加,而可溶解的未交联部分相对分子质量及其分布均减小;P(VDF-HFP)的熔融温度和热分解温度均降低,600℃残炭量增加;P(VDF-HFP)的力学性能在辐照剂量60 kGy时显著改善,且断裂伸长率随辐照剂量的增加而降低。本研究对P(VDF-HFP)形状记忆材料的性能提升和应用提供了有力的理论支持。

新型铁电共聚物——偏氟乙烯-六氟丙烯的研究

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物是PVDF家族备受关注的新成员,因为这种共聚物薄膜具有显著的电活性,如铁电性、压电性和热释电性,特别是其电致伸缩系数可高达1700pm/V。综述了近年来国内外这种新型铁电共聚物研究的现状和进展。

聚偏氟乙烯-六氟丙烯纳米纤维膜3D微/纳米串珠构建及性能

文中以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为成纤聚合物、SiO_(2)为无机添加剂,通过静电纺丝法与静电喷涂法制备了PVDF-HFP/(PVDF-HFP/SiO_(2))复合纳米纤维膜,并研究了SiO_(2)添加量和喷涂时间对其结构和性能的影响。结果发现,所得复合纳米纤维膜由下层PVDF-HFP纳米纤维和上层PVDF-HFP/SiO_(2)微/纳米串珠构成。当SiO_(2)质量分数为2%、喷涂时间为2 h时,所得膜的水接触角高达123°,具有优异的疏水性,呈现出优异的油水分离性能,分离通量可达9800 L/(m^(2)·h),分离效率大于99%。此外,所得膜循环使用10次后分离效率仍可达98%以上。

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶剂浇铸膜的非等温结晶动力学行为

利用示差扫描量热法(DSC)研究偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物溶剂成膜前后的非等温结晶动力学,结果表明,PVDF-HFP共聚物的结晶对降温速率有一定的依赖关系,成膜后的共聚物与成膜前的共聚物对比发现,成膜后的共聚物的结晶温度升高,结晶速率加快,结晶时间t1/2缩短。用Jeziorny法处理非等温结晶过程较理想。Jeziorny法求出的结晶指数n的值在3～4之间,成膜前后的结晶速率常数kc影响较小。n和kc随降温速度的增大而增大,并且成膜后的共聚物的n和kc大于加工前的树脂的n和kc。Kissinger方法计算的PVDF-HFP共聚物成膜前后的结晶活化能分别为119.97kJ/mol和168.29kJ/mol。

锂离子电池用固态偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物电解质的研究进展

固体聚合物电解质具有质轻、安全、易加工等优点,在锂离子电池中具有极大的应用价值。综述了以偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物为基的聚合物电解质的研究工作,介绍了PVDF-HFP固体电解质的制备方法,分析了影响此聚合物电解质性能的因素,并讨论了PVDF-HFP电解质的改性措施,对今后的发展方向作了简要展望。

聚碳酸酯对聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物结构和介电性能影响的研究

通过熔融共混法制备了聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物/聚碳酸酯[P(VDF-HFP)/PC]共混物,采用偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)表征了共混物的晶体结构、结晶度和熔融行为。结果发现PC对P(VDF-HFP)的晶型基本没有影响,只是使其晶粒细化,结晶度和熔融温度降低。同时对共混物的介电性能进行研究发现,介电常数和损耗都有所下降,并且EMT模型对共混物介电常数的预测更接近实验值。

静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物锂离子电池隔膜及性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶液为溶剂,通过静电纺丝技术制备了聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)纳米纤维膜,并对纺丝工艺及纤维膜的性能进行了详细研究。结果表明:PVDF-HFP纤维膜的最佳纺丝工艺条件为:纺丝液浓度为0.26g/mL、溶剂DMF与丙酮的体积比为7∶3、纺丝电压为20kV、纺丝温度为30℃。制备的PVDF-HFP纤维膜中纤维直径主要分布在150～300nm,膜的熔点为157.94℃,拉伸强度为10.09MPa,断裂伸长率为74.34%,孔隙率达84%,吸液率达到570%。

改性硅藻土/聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物插层结构多孔聚合物电解质的制备及电化学性能

采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基体,掺杂不同质量分数的表面改性硅藻土,通过浇铸-热压法制膜。利用扫描电镜、X射线衍射、热重-差示扫描量热法、交流阻抗法等测试手段对电解质膜的物理和电化学性能进行了表征与测试。实验表明,添加2%改性硅藻土的聚合物电解质膜相比于纯聚合物电解质膜的孔隙率、吸液率和热稳定性都有所提高,结晶度降低,界面稳定性极大改善,电导率(30℃)和电化学稳定窗口分别达2.90 mS/cm和5.5V。表明在聚合物基体中嵌入高开孔结构的硅藻土构成插层结构的方案具有取代造孔剂制膜方法的可能性。

四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物产品性能及其应用

四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物,是一种结晶聚合物,是聚四氟乙烯的改性品种之一,由于具有特定的[(CF2-CF2)n-(CH2-CF2)m]分子结构式,因此有着优异的高机械强度韧性、化学惰性,耐高温、耐氧化,极佳的耐候性、耐紫外线、耐辐射性和突出的电性能等多种特性。该聚合物是属于热塑性含氟高分子材料,可采用通用方法进行加工成型。

水蒸气沉淀法制备SiO_2/偏氟乙烯六氟丙烯共聚物复合微孔型聚合物电解质的研究

用水蒸气沉淀法制备了SiO2 偏氟乙烯 六氟丙烯共聚物 [P(VDF HFP) ]复合微孔型聚合物电解质 ,并研究了纳米SiO2 的加入对微孔结构及复合微孔型聚合物电解质性能的影响 .SEM观察发现当纳米SiO2 的添加量大于 0 1倍聚合物质量时 ,可以在微孔中观察到纳米粒子的严重团聚现象 .电导率的测量表明添加 0 0 5倍聚合物质量的纳米SiO2 后 ,微孔型聚合物电解质的电导率有明显提高 ,但进一步增大添加量后 ,电导率有所下降 .另外 ,实验发现添加纳米SiO2 可以明显提高微孔型聚合物电解质与锂金属电极之间的界面稳定性 ,特别是添加量为 0 0 5倍聚合物质量时的效果良好 .

热致相分离法制备聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)/离子液体凝胶膜及气体渗透性能

采用热致相分离(TIPS)法制备p(VDF-HFP)/[BMIM]PF6凝胶膜,对该膜的内部结构及机械性能进行表征,探讨了[BMIM]PF6添加量对凝胶膜的CO2/N2渗透性能影响。结果表明:随着[BMIM]PF6添加量的增加,p(VDF-HFP)/[BMIM]PF6体系的凝胶温度逐渐降低,凝胶膜的聚合物骨架结构由致密变成疏松的球晶结构;同时[BMIM]PF6的添加降低了凝胶膜的结晶度,改善了p(VDF-HFP)链段的柔韧性,因而膜的CO2和N2渗透系数显著增加,CO2/N2渗透选择性则先升高后降低;凝胶膜受扩散过程控制,当[BMIM]PF6添加量(质量分数)由0增加到60%时,凝胶膜的CO2渗透性系数从0.2 Barrer增加到94.3 Barrer。

聚偏氟乙烯-六氟丙烯凝胶聚合物电解质膜制备工艺的优化

采用正交试验法筛选出制备聚偏氟乙烯-六氟丙烯凝胶聚合物电解质膜的最佳条件,即搅拌温度50℃、溶剂蒸发时间15 min、空气相对湿度40、相转化温度40℃。实验表明,溶剂蒸发时间对凝胶聚合物电解质膜吸液率影响最显著。在最佳制膜条件下,考察了3种增塑剂,即PEG-400、DBP 和 PVP-K30对凝胶聚合物电解质膜吸液率的影响。研究结果表明,在本实验中,PEG-400、DBP 和 PVP-k30的含量为0.1 g 时,对应膜的吸液率分别为495%、480%和540%,说明 PVP-K30是最理想的增塑剂,值得推广使用。

聚偏氟乙烯-六氟丙烯接枝聚丙烯酸磺酸丙酯制备质子膜

以聚偏氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯(HFP)中PVDF的仲氟原子直接引发甲基丙烯酸(3-磺酸钾)丙酯(SPMA)的原子转移自由基聚合,成功得到以PVDF-HFP为主链、侧链含磺酸基团的接枝聚合物(PVDF-HFP-g-PSPMA)质子交换膜.通过红外、核磁分析方法对PVDF-HFP-g-PSPMA的结构进行表征.反应不同时间得到的PVDF-HFP-g-PSPMA离子交换容量为0.051～0.59meq/g,质子传导率为(2.58～30.9)×10-2S/m.

聚偏氟乙烯-六氟丙烯多孔隔膜的制备工艺

采用倒相法制备PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)多孔薄膜。主要研究了聚合物溶胶的制备工艺条件、薄膜的制作工艺、不同溶剂和非溶剂对薄膜孔结构及性能的影响。研究表明:以丙酮为溶剂、蒸馏水为非溶剂的溶胶在60 ℃下搅拌2 h,采用干法制膜,薄膜厚度控制在50 μm左右,这样制得的薄膜能满足聚合物锂离子蓄电池对隔膜材料性能的要求。以这种隔膜制作的聚合物锂离子蓄电池表现出良好的充放电性能。

聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的化学改性研究进展

主要介绍了近年国内外锂离子电池聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的化学改性研究进展。对组成聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的隔膜、增塑剂、锂盐的研究现状及机理做了总结,并展望了聚合物电解质的发展前景。

聚偏氟乙烯-六氟丙烯多孔膜的制备和微结构

为了研究非溶剂对多孔膜微结构的影响,采用浸没沉淀相转化法,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇为非溶剂,制备了聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)多孔膜.扫描电子显微镜显示,铸膜液中没有添加非溶剂时,由于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)相对于水的扩散速度很快,导致多孔膜表面形成致密皮层,膜支撑层的孔结构为指状孔和海绵状孔相结合;而非溶剂甲醇和乙醇的添加,并没有明显改变多孔膜皮层的致密结构,支撑层仍然是指状孔和海绵状孔相结合;但是,多元醇的添加使制备的PVDF-HEP皮层和中间层具有较好的孔结构,孔隙率比较高.丙三醇添加到PVDF-HFP的制膜液中,使多孔膜的皮层形成了均匀的微孔结构,膜支撑层为拇指状大孔结构,孔隙率达到81.3%.

锂硫电池用聚偏氟乙烯-六氟丙烯/聚碳酸丙烯酯基复合凝胶聚合物电解质

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)/聚碳酸丙烯酯(PPC)为聚合物基体,在聚合物中添加Li5.5La3Zr1.75Ta0.25O12(LLZTO)颗粒、并利用无纺布作为骨架来制备复合凝胶聚合物电解质(CGPE)。当CGPE中的PVDF-HFP/PPC质量比为2∶1、LLZTO颗粒在聚合物中的质量百分比为5wt.%时,CGPE表现出3.5×10-4S cm-1的离子电导率。同时,CGPE膜中有无纺布做支撑,具有较好的机械强度,在同样大小的拉伸强度下,CGPE的伸长量是商用隔膜的三倍,表现出良好的韧性。以该CGPE为电解质的锂硫电池表现出良好的循环稳定性能,0.1C下充放电,首次放电比容量为896mAh g-1,首次库伦效率高于液态电池,循环100次后仍有74%的容量剩余,容量保持率高于液态电池。

锂离子电池用聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质的研究进展

聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质是当前锂离子电池材料的研究热点之一,介绍了聚偏氟乙烯-六氟丙烯基微孔电解质膜的制备方法如萃取法、直接法、静电纺丝法和倒相法,但制备出的微孔聚合物电解质膜存在性能上的缺陷,无机填料的掺杂能有效改善聚合物电解质膜的机械性能和离子电导率,概述了无机填料的种类,并介绍了无机填料的添加方法和改性方法。最后对聚偏氟乙烯—六氟丙烯基聚合物电解质的发展趋势做出了展望。