不同烘干温度下PVDF-HFP基准固态电解质的制备与性能研究

固态电池因其优异的性能备受研究人员关注。由于目前大多数研究中电解质膜的制备时间较长,因此,本文采用提高制作温度的方法来缩短制备时间。本文制备了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基的固态电解质膜,并探究60、70和80℃等3种不同烘干温度对电解质膜电化学性能的影响,在此基础上,组装以磷酸铁锂为正极、锂片为负极的固态电池,研究固态电池的充放电性能。结果表明:在80℃烘干条件下电解质膜表现出优异的电化学性能,锂离子迁移数达到0.53,离子电导率达到3.26×10^(-4)S/cm;组装的磷酸铁锂电池在0.1C下首圈充电比容量为137mA·h/g,首圈放电比容量为129mA·h/g,循环20次后,充放电效率为94%,具有较好的循环性能。

改性PVDF-HFP基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究

开发高质量的固态电解质,对制造新一代安全稳定的固态锂金属电池具有重要意义。以聚偏氟乙烯–六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP)为聚合物基体,引入MOF-808作为活性填料,采用溶液浇筑法制备了新型凝胶聚合物电解质。优化后的凝胶聚合物电解质在室温下的离子电导率高达3.21 mS/cm,电化学稳定窗口可达5.0 V、具有较高的Li^(+)迁移数(0.63)、与锂金属具有良好的界面相容性。组装的磷酸铁锂全电池在0.5 C倍率下循环250次,容量保持率为86.7%。高性能凝胶聚合物电解质对提升锂金属电池的循环稳定性与安全性具有重要的应用价值。

ETPTA复合PVDF-HFP基聚合物固态电解质膜的制备与性能研究

固态电池因其优异的性能备受关注,但是与传统的液态电池相比,离子传输能力偏弱,原因是固-固界面离子传输困难。本文制备了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基的固态电解质膜,并探究PVDF-HFP和增塑剂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)质量比为1.0∶0.3、1.0∶0.4、1.0∶0.5时对电解质膜离子传输的影响,并组装成以磷酸铁锂为正极、锂片为负极的固态电池,研究其电化学性能。研究发现:当PVDF-HFP和ETPT质量比为1.0∶0.4时,锂离子迁移数达0.89,电化学窗口可达4 V,离子电导率达到8×10^(-5)S/cm,表现出良好的稳定性。将质量比为1.0∶0.4的电解质膜装配成固态电池,经过激活之后,首先在0.1C的倍率下进行测试,首圈充电比容量为133 m A·h/g,首圈放电比容量为129 m A·h/g,在20圈循环测试后,放电比容量也能保持在120 mA·h/g以上,容量保持率为92%。

PVDF-HFP与LATP不同配比对固态电解质膜的影响

液态电解质锂离子电池因其潜在的安全性问题,发展新的固态电解质锂离子电池是目前所研究的热点。磷酸铝钛锂(Li_(1.5)Al_(0.5)Ti_(1.5)(PO_(4))_(3),LATP)是一种NASICON型陶瓷材料,由于其空气稳定性和较好的Li^(+)导电性而备受关注。然而,为了达到良好的离子导电性并降低晶界阻抗,LATP需要950℃以上的高温来实现致密化,这对于大规模应用来说耗时且昂贵。本文使用简单的溶液浇铸法,通过将LATP嵌入共聚物PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)基体,合成新的复合固态电解质膜。在此基础上,以磷酸铁锂(LiFePO_(4))为正极,使用PVDF-HFP/LATP复合固态电解质膜进行电池组装。在室温下,利用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同质量比的固态电解质膜进行物理特性研究,并进行相关电化学测试。结果表明,PVDF-HFP/LATP质量比为5∶1的复合固态电解质膜,其LATP的NASICON型晶体结构得到了很好的保持;制备的聚合物固态电解质膜具有阻燃性;组装的半电池在常温条件下锂离子迁移数达到0.70。全电池在20次充放电循环下,放电比容量保持率为85%。

六氟环氧丙烷三聚体羧酸(HFPO-TA)污染现状和生物毒性研究进展

全氟/多氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS)是一类具有优良表面活性和稳定性的有机化合物,广泛应用于工业和消费领域,全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)是具有代表性的一类PFAS.由于具有持久性、生物蓄积性、长距离迁移和生物毒性,PFOA已被限制生产和使用.六氟环氧丙烷三聚体羧酸(hexafluoropropylene oxide trimer acid,HFPO-TA)是一类新型的PFOA替代品.HFPO-TA在全球范围内的环境介质中广泛存在,在一些介质中的浓度接近甚至高于PFOA.HFPOTA能在生物体内蓄积并可产生生物毒性效应,由于其独特的化学结构和理化性质,HFPO-TA的生物积累潜能和生物毒性强于PFOA.本文从HFPO-TA的生产、用途、环境归趋、环境介质和生物体内的污染现状、生物毒性和降解进行综述,并对未来研究趋势和发展方向进行展望,为研究HFPO-TA在生物体内富集与转化机制和毒理学评价提供参考依据.

HFPO-DA染毒对孕鼠甲状腺内分泌功能的影响

目的探讨孕期染毒六氟环氧丙烷二聚体羧酸(HFPO-DA)对孕鼠甲状腺内分泌功能的影响。方法将妊娠0.5 d的SD孕鼠随机分为对照组(去离子水)和HFPO-DA低剂量(1 mg/kg)、中剂量(10 mg/kg)、高剂量组(100 mg/kg),每组8只。妊娠0.5~19.5 d,每天按体质量进行染毒。在妊娠19.5 d用100 g/L水合氯醛麻醉后断头处死所有孕鼠,检测各组胎鼠的生长发育指标,苏木精-伊红染色观察孕鼠甲状腺组织形态,酶联免疫吸附方法检测孕鼠血清促甲状腺激素(TSH)、总四碘甲状腺原氨酸(TT_(4))和总三碘甲状腺原氨酸(TT_(3))的浓度,高效液相色谱-串联质谱法检测孕鼠血清HFPO-DA浓度。结果与对照组比较,高剂量HFPO-DA染毒可显著降低胎鼠的出生体质量、身长和尾长,显著升高孕鼠TSH和TT_(3)的水平,差异有显著性(t=5.07~38.64,P<0.05),并且导致孕鼠甲状腺组织出现增生小滤泡。结论高剂量HFPO-DA染毒可以损伤孕鼠甲状腺结构,干扰孕鼠体内甲状腺激素的水平,进而导致胎鼠宫内生长发育落后。

LLZTO复合PVDF-HFP基高盐聚合物固态电解质的制备及性能研究

本研究以钽掺杂锂镧锆氧(LLZTO)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等作为原料,使用刮涂法制得一种高盐聚合物固态电解质(LSE)。采用X射线衍射仪(XRD)、交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、恒压极化法等手段对高盐聚合物固态电解质进行表征和测试。研究发现,在室温条件下,LLZTO含量为20%(质量分数)的LSE_(0.20)离子电导率可达到4.5×10^(-4)S/cm,锂离子迁移数为0.48,电化学窗口可达到4.65 V。组装为LiFePO_(4)/LSE_(0.20)/Li全固态电池后,在室温条件下以0.2C充放电,电池的首次放电比容量为156.85 mAh/g。在50次充放电循环后,该电解质的放电比容量仅下降约3%,高达152.34 mAh/g,容量保持率可达到97%。

基于PVDF-co-HFP制备具有阻酸性能的交联型阴离子交换膜的研究

传统阴离子交换膜在电渗析酸浓缩过程中存在着严重的氢离子泄露.在此,我们采用PVDF-co-HFP作为聚合物主链,乙烯基咪唑作为功能基团,通过不同刚柔性交联剂的加入制备了系列交联型阻酸阴离子交换膜AEM-x(x=1、2、3)并研究了阻酸膜与传统阴离子交换膜在酸浓缩过程中的不同.通过红外等表征手段证实了所制备膜的理化性质.在电渗析过程中,AEM-x相较于普通的阴离子交换膜AHA具有更好的阻酸性能,其酸浓缩6 h后H^(+)浓度分别为0.64、0.68和0.74 mol/L均大于AHA(0.49 mol/L).特别是,AEM-3具有更好的酸浓缩性能,这表明了更稳定的交联结构有利于膜结构的稳定性,从而使得膜具有更好的阻酸性能.研究结果表明,所制备的交联型阴离子交换膜在酸浓缩领域具有广阔的应用前景.

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I- 3/I-氧化还原行为, 凝胶电解质中I- 3/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质. 通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因. 制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%), 其短路电流密度( J sc )仅比液体电解质电池低0.3～0.4 mA/cm2, 电池效率也仅低约0.6%.

改性纳米SiO_2对PVdF-HFP膜形态和性能影响的研究

利用不同硅烷偶联剂改性纳米SiO2,并将改性物分别加入聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVdF-HFP)溶液中,制备成锂离子电池隔膜。FT-IR和TGA测试表明,偶联剂已成功接枝到纳米SiO2表面;SEM、拉伸、热收缩和交流阻抗测试结果显示,电池隔膜中纳米SiO2的分散性、膜的机械强度、热收缩及电导率都有明显的改善;电化学测试结果表明,含改性纳米SiO2的PVdF-HFP电池隔膜的放电比容量和循环稳定性均比含未改性纳米SiO2的电池隔膜有所提高,尤其是含γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性SiO2的PVdF-HFP电池隔膜,各项性能均有较大的提高,其拉伸强度可达8.63MPa,离子电导率高达1.53×10-3 S/cm,放电比容量在充放电循环100次以内一直保持在142mAh/g以上。

溶剂挥发法制备聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP及其性能

以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯[P(VDF-HFP)]的共混物为基质,通过溶剂挥发法制备聚合物微孔膜,将其浸取电解液后制成聚合物电解质并组装LiCoO2/Li聚合物锂离子电池。采用扫描电子显微镜、差热-热重分析、交流阻抗、线性伏安扫描等技术对制备的聚合物微孔膜及电解质进行表征,采用恒流充放电方法对组装的聚合物锂离子电池进行电化学性能测试。结果表明:溶剂挥发法制得的聚合物膜孔穴丰富,液态电解质吸液率可达到480%;浸取电解液后获得的聚合物电解质室温离子电导率为4.79×10-3 S/cm,电化学稳定窗口为5.5 V;基于该聚合物电解质装配的LiCoO2/Li电池在0.1C倍率充放电时,首次放电容量为142.37 mA·h/g,放电平台约为3.86 V,30次循环后容量仍保持有136.68 mA·h/g,库仑效率稳定在97%左右。

以水作相分离造孔剂制备P(VDF-HFP)/PMMA聚合物电解质膜

介绍了一种以水代替常用的有机物质作为相分离造孔剂制备混合型聚合物电解质的新方法 .所研究的混合型聚合物为聚 (偏二氟乙烯 -六氟丙烯 )和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物 .扫描电镜 SEM图表明这种混合型聚合物膜具有蜂窝状结构 ,有利于膜电导率的增加 .利用 FTIR,XRD和 DSC等方法研究了混合型聚合物电解质中两种聚合物间的相互作用 .用电化学交流阻抗方法测得在 3 0℃下 P( VDF-HFP) /PMMA摩尔比为 1 :1的混合型聚合物电解质的离子电导率为 0 .80 4× 1 0 - 3S/cm.对照其它方法 ,本方法具有制备容易。

P(VdF-HFP)型聚合物电解质的结构和导电性研究

制备了以偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物[P(VdF-HFP)]为基质的聚合物电解质,并测定了该类电解质的电导率。讨论了锂盐浓度、增塑剂配比、纳米SiO_2粉末掺入等对离子电导率的影响。结果表明:以P(VdF-HFP)为基质的电解质室温电导率最高达到2.81×10^(-3)S/cm。利用红外、扫描电镜、X射线衍射分析对聚合物电解质的结构和性能进行了表征,探讨了聚合物电解质膜的各组分间相互作用的规律。

P(VDF-HFP)/Al_2O_3基聚合物电解质薄膜的研究

采用溶液浇注和电解液吸收的方法制得了P(VDF HFP) /Al2 O3 基聚合物凝胶电解质薄膜。用这种方法得到的共混薄膜具有较高的电解液吸收率及良好的机械性能。电化学阻抗谱的结果表明 ,与纳米粒径Al2 O3 共混得到的薄膜和镍电极具有较低的界面电阻。另外 ,由于该结构的半结晶性 ,DSC测试并没有发现该共混薄膜的玻璃化转变温度Tg。将此电解质隔膜组装成半电池后表现出优良的充放电性能。

纳米SiO_2/LiClO_4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题,以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)为基体,通过加入高氯酸锂(LiClO4)、增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯)、纳米二氧化硅等,制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质。用X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构,用交流阻抗法测定其电导率,用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性,并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试。结果表明,在20℃时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达7.56×10-3S/cm,该电解质在4.6 V以下电化学窗口稳定,以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能,说明纳米SiO2/LiClO4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用。

纳米Al_2O_3填充的PVDF-HFP复合电解质的导电性

用真空蒸发法制备了不同配方的 PVDF-HFP复合电解质膜 ,通过交流阻抗测试 ,优选出机械和电化学性能较好的 PVDF-HFP复合电解质的工艺参数 ,m (纳米 Al2 O3 )∶ m (增塑剂 DBP)∶ m ( PVDF-HFP) =1 0∶ 45∶ 45 .用丙酮抽提制得的 PVDF-HFP聚合物膜中的增塑剂 ,再于 1 mol/L Li PF6/DEC-EC(体积比1∶ 1 )的液态电解质中浸渍 ,浸渍后聚合物膜的电导率达到 1 0 -3 S/cm数量级 .

聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP的制备和性能研究

以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯[P(VDF-HFP)]的混合物为基质,用相转移法制备了聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP。采用扫描电子显微镜、交流阻抗和线性扫描伏安方法对聚合物电解质进行了表征,并对组装的Li-CoO2/Li聚合物锂离子电池进行了性能检测。结果表明:这种聚合物电解质具有丰富的微孔,吸液率可达到530%,电化学稳定窗口为5.50 V,室温下的离子电导率为5.85×10-3S/cm;聚合物锂离子电池0.1C充放电时,首次放电容量为136mAh/g,放电平台约为3.88 V;30次循环后,放电容量仍保持在139 mAh/g。循环过程中,充放电效率为98.9%,1C放电容量为0.1C放电容量的94%。

PVDF-HFP基复合多孔聚合物电解质膜的研制

聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)多微孔膜在锂离子电池领域中具有很好的应用前景.采用Bellcore制膜法,用纳米材料对PVDF-HFP为基质的聚合物微孔膜材料进行了改性.利用XRD,SEM,交流阻抗等测试手段对电解质膜的晶体结构、微观形貌、电化学性能等进行了表征.结果表明:改性后聚合物电解质膜的孔隙率增加、结晶度降低,PVDF-HFP/SiO2和PVDF-HFP/Al2O3聚合物电解质隔膜的电导率(20℃)分别达到2.762×10-3S/cm和3.517×10-3S/cm,相应的离子迁移数分别为0.80和0.82.

干法制备聚合物锂离子电池用PVDF-HFP隔膜的研究

采用相转化法(干法)以PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)为本体聚合物制备了聚合物锂离子电池用隔膜。通过扫描电镜对隔膜形貌进行分析,研究了在干法制膜过程中空气湿度对隔膜形貌和性质的影响。采用交流阻抗技术和PC(碳酸丙烯酯)浸入实验分别测定了隔膜的电导率和吸液率。采用吸液率最高,相对湿度50%下制备的隔膜装配电池,测其电化学性质。电池首次充放电效率为88.3%,第五周可达99.4%,表现出良好的电化学性能。