侧挂聚醚和烷基磺酸锂的单离子梳状聚合物电解质的合成与性能

采用α 烯丙基聚醚(UPEO)/烯丙基磺酸锂(LS)/苯乙烯(St)共聚反应,合成得到一种以聚烯烃链为主链、侧挂聚醚和烷基磺酸锂的新型单离子梳状聚合物电解质(CPPL)。通过元素分析、IR、GPC以及DSC等对其结构与形态进行了分析表征。研究了反应物料配比、催化剂、反应时间等因素对CPPL物理性能的影响。研究结果表明:该类聚合物电解质膜材料的θg值和成膜性能主要取决于单体原料配比,CPPL室温电导率可达9.3×10-3s/cm。

新型单离子梳状聚合物电解质的合成和性能研究

通过苯乙烯,α-烯丙基聚醚和烯丙基磺酸锂共聚反应,制得一种以聚烯烃为主链、侧挂聚醚和烷基磺酸锂的新型单离子梳状聚合物电解质膜(CPPL)。通过IR,GPC及DSC等对其结构与形态进行了表征。结果表明:CPPL的Tg值主要取决于单体原料配比,室温电导率可达9.3×10-5S·cm-1,电化学窗口大于5.0V。

新型梳状聚合物电解质的离子导电性 Ⅱ.侧链是分子量为550的聚乙二醇单甲醚

以乙烯／马来酸酐共聚物为骨架，聚乙二醇单甲醚（Ｍ＝５５０）为侧链，通过两步酯化，合成了梳状乙烯／马来酸酐共聚物多缩乙二醇酯，用ＩＲ、元素分析、交流复阻抗谱等对产物及其ＬｉＣｌＯ４盐复合物进行了研究。结果表明：所合成的产物为非晶的梳状聚合物，并严格按反应方程式生成半酯。盐浓度与电导率的关系在所研究的浓度范围内存在两个峰，一峰在Ｏ／Ｌｉ＋＝８；另一峰在Ｏ／Ｌｉ＋＝３０。用侧链ＰＥＯ玻璃化转变温度作Ｔ０，以ｌｏｇσ对１／Ｔ－Ｔ０作图，电导率与温度关系呈典型的ＶＴＦ行为，该体系室温电导率最高可达２．５８×１０－５Ｓ／ｃｍ。

导电聚合物电解质隔膜PEO/LiPCSI的制备及性能研究

以对苯乙烯磺酸钠为原料,通过酰化、氨解、离子交换和聚合反应制得单离子导体聚[(对苯乙烯磺酰)(氰基)亚胺锂](LiPCSI),以聚氧化乙烯(PEO)为聚合物基质,通过溶液浇铸法制备了导电聚合物电解质隔膜PEO/LiPCSI。采用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪对LiPCSI的结构进行分析,采用扫描电子显微镜、热重分析仪和电化学工作站对电解质隔膜性能进行了表征。结果表明,氧锂摩尔比(EO/Li^(+))不同的电解质隔膜均具有良好的热稳定性,其中EO/Li^(+)=10的电解质隔膜电化学性能最优,其离子电导率为2.99×10^(-5)S/cm,锂离子迁移数接近于1(锂离子迁移数tLi^(+)=0.94),电化学稳定窗口达到4.77V。

聚合物固体电解质中的离子状态与导电机理的研究

制备得到了一种新颖的聚氨酯和丙烯酸酯复合梳形交联聚合物 (Combcross linkedpolymer) ,并以此聚合物为基体加入不同含量的高氯酸锂盐制得一系列聚合物固体电解质 ,其室温电导率可以达到 3 4× 10 - 5S·cm- 1 .通过Raman、DSC、SEM及电性能等研究了电解质中的盐浓度与离子存在状态及离子电导率之间的关系 .结果显示随着盐浓度的增加 ,聚合物固体电解质中离子对的比例和电导率都迅速增加 ,说明离子对 (由多个醚氧原子、阴离子和阳离子组成 )对体系导电起着积极的作用 .

梳状水性聚氨酯固态聚合物电解质的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N220)、三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚(N120)为主要原料并通过改变N120的质量分数合成一系列梳状非离子水性聚氨酯(NPU),再添加LiClO4制备不同的固态聚合物电解质(SPE)。傅里叶变换红外光谱研究锂离子与醚氧基(C-O-C)作用结果表明,当N120质量分数为25%时,锂离子与C-O-C络合数量达到最大;交流阻抗测试结果显示,聚合物电解质离子电导率此时达到最大值,为3.08×10^(-6)S/cm,温度与离子电导率关系基本符合Arrhenius方程。热学和力学测试结果显示,随着N120含量增加,SPE的玻璃化转变温度降低,耐热性增加,拉伸强度降低,而断裂生长率增加,当N120质量分数为10%时,拉伸强度达到最大值,为10.58 MPa。

梳状聚合物电解质的力学松弛时间

以苯乙烯 /马来酸酐共聚物为骨架 ,聚乙二醇单甲醚为侧链合成了 3种不同侧链长度的梳状高分子聚合物 ,制成了锂盐络合物薄膜 .动态力学性能研究结果表明 ,本体系是主链刚性、侧链较柔软的梳状接枝聚合物 .应用时间温度等效原理 ,选择Tα 作为参考温度 ,建立了主曲线 ,得到了移动因子图和等自由体积图 .Williams、Landel和Ferry(WLF)经验方程的两个参数C1、C2 随着盐浓度增加而增大 .若T0 =50℃作为参考温度 ,平均松弛时间lgτc 与锂盐浓度C呈线性关系 .随着侧链分子量增加 ,主曲线向高频率移动 ;平均松弛时间lgτn 与侧链分子量的关系也是线性的 ;另外随着盐的不同 ,主曲线也会产生移动 ,表明盐种类对松弛时间产生影响 .

固态单离子聚合物电解质的研究进展

综述了用于锂金属聚合物电池中固态单离子聚合物电解质的研究进展,从均聚、共聚、共混、杂原子链及单阴离子型聚合物电解质等方面对不同体系的组成与性质进行了概述,并对该类电解质的发展趋势进行了分析。

不同锂盐对超支化/梳状复合型聚合物电解质的性能影响研究

利用PVA侧链上的羟基的化学活性,采用超支化聚胺-酯对改性纳米SiO_2和PVA接枝改性,并加入不同锂盐,制备了SiO_2-g-HBPAE/PVA-g-HBPAE超支化/梳状复合型聚合物电解质,利用SEM观察了纳米粒子在基体中的分散情况,采用DSC、拉伸实验以及介电谱研究了锂盐种类及添加量对复合体系性能的影响.结果表明,超支化接枝改善了SiO_2和基体的界面相容性;磺酸类锂盐在复合材料中表现出自增塑现象,材料的玻璃化转变温度(Tg)大幅度下降;LiClO_4在基体中的离解能力强于Li CF_3SO_3和Li N(SO_3CF_3)_2;当Li CF3SO3添加量为20%(by mass,下文同)时,聚合物电解质的室温电导率达到最大值2.58×10-6S·cm-1.

单离子固态聚合物锂离子电解质膜的研究

将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有较好的热稳定性;拉伸强度最大可达到4.25 MPa;当EO/Li+为20时,电解质膜的锂离子电导率可分别达到2.16×10-5 S/cm(40℃)和4.26×10-4S/cm(100℃);此外,该电解质膜的锂离子迁移数大于0.9,接近于单一锂离子导体。所制备的电解质膜有望在中高温锂电池中得到应用。

单离子导体聚合物电解质研究进展

聚合物电解质能够避免传统液态电解液漏液的隐患,抑制锂枝晶的生长,提高电池的安全性能。单离子导体是一类锂离子迁移数接近1的聚合物电解质,能有效避免阴离子移动产生浓差极化,降低内部阻抗,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来聚合物电解质的研究热点。本文综述了单离子导体聚合物电解质的研究进展,尤其关注离子电导率和锂离子迁移数较高的体系,并探讨了单离子导体聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。

多功能梳状聚合物电解质的合成及其性能

以聚乙二醇单甲醚(PEGME)为侧链,马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物(PMAO)为骨架,制备出具有生物相容性的多功能梳状聚合物(PMAO-PEGME)。该聚合物分别与CH3OH和LiOH反应,制得梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯(PMAO-PEGME-ME)和单离子聚合物电解质(即梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯羧酸锂PMAO-PEG-MELi),用FT-IR1、H-NMR、DSC、交流复阻抗谱等对得到的聚合物电解质进行了表征。结果表明:随着LiClO4浓度的增加,PMAO-PEGME-ME/LiClO4体系的电导率呈现先上升后下降的变化趋势,符合通常的聚合物电解质电导率与盐浓度的依赖关系。当每千克聚合物中含1.5 mol Li-ClO4时,电导率达到最大值,室温下为1.01×10-5S/cm。PMAO-PEGMELi的室温电导率可达3.57×10-7S/cm。

单锂离子聚合物固态电解质的制备及高温电化学性能研究

以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEM)为PEO基体,通过自由基聚合反应接枝2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)单体,并用氢氧化锂溶液进行锂化反应,最后得PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固态电解质。PEGMEM为锂离子提供迁移路径,接枝单体AMPS可有效抑制PEGMEM中氧乙烯(EO)链段的结晶,同时将锂离子引入到共聚物中形成单离子电解质。该电解质具有良好的锂离子迁移数和电化学窗口,且与正负电极接触表现出良好的界面相容性,展现了高性能单离子聚合物电解质在提升锂离子电池安全性及倍率循环稳定性上潜在的应用价值。

单离子导电聚合物电解质膜的制备及电化学性能研究

以对苯乙烯磺酸钠为原料,通过一系列反应合成了单离子导体聚(对苯乙烯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiPSTFSI),将其与PEO按不同EO/Li^(+)共混,制备单离子导电聚合物电解质膜。研究表明,PEO/LiPSTFSI电解质膜在270℃下具有良好的热稳定性;在60℃时,EO/Li^(+)=16的电解质膜的离子电导率达到1.94×10^(-5)S/cm,且锂离子迁移数>0.85,接近于锂单离子导体;同时电解质膜表现出较好的电化学稳定性和界面性能。

增塑型锂离子电池聚合物电解质

从组成聚合物电解质的聚合物基材和电解液两方面进行分析,介绍了最近几年凝胶型、微孔型和复合型聚合物电解质的研究现状,比较了它们的制备方法、性能和特点,探讨了锂盐、增塑剂、离子液体和单离子导体等对聚合物电解质性能的影响,并简要评述了聚合物锂离子电池未来发展的前景趋势。

一种梳状高分子固体电解质的分子运动和离子导电性

用交流复阻抗谱和动态粘弹谱等对交替马来酸酐共聚物多缩乙二醇酯衍生物及其ＬｉＣｌＯ４盐复合物进行了研究．结果表明，在Ｌｉ／ＥＯ＝０．０７—０．０４２范围内，从１７３Ｋ到３７３Ｋ，本聚合物一高氯酸锂复合体系的动态粘弹谱存在着两个明显的转变，其中β转变归属于ＰＥＯ的侧链玻璃化转变，转变温度随ＬｉＣｌＯ４盐浓度的增加而增加。α转变归属于主链玻璃化转变，在Ｌｉ／ＥＯ＝０．０２８时有极大值。盐浓度与电导率的关系与通常不一样，在所研究盐浓度范围内观察到两个峰，其一在Ｌｉ／ＥＯ＜０．０１４，另一峰在Ｌｉ／ＥＯ＝０．０２８．电导率与温度的依赖关系不符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ行为；以ｌｇσ对１／Ｔ－Ｔ０作图，用侧链玻璃化转变温度Ｔβ作Ｔ０时，呈典型的ＶＴＦ行为。该体系室温电导率最高可达６×１０－６ｓ／ｃｍ．

锂及锂离子蓄电池聚合物电解质研究进展

目前聚合物电解质是锂及锂离子蓄电池领域的一个研究热点。按照聚合物电解质的形态、结构和现在文献中通用的名称 ,把其分为四种类型 :纯固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、多孔状聚合物电解质和添加无机超细粉末复合型聚合物电解质。对以上四种聚合物电解质的发展、组成、性能及其在锂和锂离子蓄电池中的应用等方面进行了总结和评述 ,比较了其优缺点和应用范围 。

锂离子电池单离子导体聚合物电解质研究进展

锂离子电池在3C电子产品和动力汽车电池行业广泛应用,在航天电源领域也展现出一定的前景。单离子导体是基本仅由参与电化学反应的锂离子迁移的电解质体系,解决传统锂离子电池液态电解质存在的副反应和阴离子的浓差极化等问题,改善电池的库伦效率和循环寿命。研究者们发展了多种类型的单离子导体电解质。本文总结了近5年来不同阴离子类型的单离子导体聚合物电解质合成策略以及分子动力学模拟计算的最新进展。

多孔状聚合物固体电解质膜的制备与性能

采用微波热交联技术制备出了多孔状的PVDF/PMMA(聚偏氟乙烯 /聚甲基丙烯酸甲酯 )共混的固体电解质薄膜材料 ,电性能测试表明该固体电解质薄膜在室温下的电导率可达到 2 .0 5× 10 -3 S·cm-1,并具有良好的机械性能。用电导率、扫描电镜、X射线衍射和差热分析技术对该膜进行了分析 ,结果表明把PMMA掺入PVDF体系的固态电解质可以明显改善PVDF体系的固态电解质的强度 ,增加其柔韧性 ,同时也可以提高该固体电解质与电解液的亲合力 ,从而提高其吸液和保液的能力。

三(甲氧基聚乙二醇)-铝酯锂离子电池聚合物电解质的制备与研究

以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGM)和十六烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(HPEGM)为单体,三(甲氧基聚乙二醇)-铝酯(MPEG-Al酯)为增塑剂,锂盐为高氯酸锂(LiClO4),采用自由基溶液聚合法制备了聚合物电解质P(MPEGM-HPEGM)/MPEG-Al。用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)和交流阻抗等方法对聚合物及电解质的结构与性能进行了研究。测试结果表明,MPEGM和HPEGM共聚生成P(MPEGM-coHPEGM);聚合物中聚氧化乙烯(PEO)链段的运动能力得到提高,有利于离子传输;聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和电化学稳定性;以MPEG7-Al为增塑剂,当m(MPEGM)∶m(HPEGM)∶m(MPEG7-Al)=4∶1∶5,n(Li+)∶n(EO)=1∶20时,30℃下,聚合物电解质的离子电导率最高达到0.43×10-3S/cm;离子迁移数达到0.3;电化学窗口为4.8V。