无机复合聚合物电解质材料的制备及其电化学性能研究

论文摘要

聚合物固体电解质是制备安全、超薄、形状任意的聚合物锂离子电池的关键材料,目前国内外对其均有较多的研究。但是聚合物电解质在实用性上还存在一些不足,如离子电导率、热稳定性、电化学稳定性等方面还需要进一步的改进和提高。本论文将无机纳米片、多孔微米球与聚氧化乙烯（PEO）和高氯酸锂（LiClO4）复合,并研究了复合聚合物电解质材料的制备和性能表征。论文的主要工作如下:1.将水滑石纳米片（LDHNS）与PEO和LiClO4复合,采用溶液浇铸法制备了复合聚合物电解质。重点考察了LDHNS掺杂量、制备条件对复合聚合物电解质电化学性能的影响。测定了各电解质的电导率、锂离子迁移数,并对其进行了XRD、FE-SEM、DSC、FT-IR分析,得到了电化学性能优良的复合聚合物电解质,其室温最高离子电导率为4.29×10-6S cm-1,最高锂离子迁移数为0.28。2.采用喷雾干燥法制备了苯膦酸锆微米球（ZrBPMB）,将ZrBPMB与PEO和LiClO4复合,采用溶液浇铸法制备了复合聚合物电解质,测定了复合电解质的电导率、锂离子迁移数,并对其进行了XRD、FE-SEM、DSC、FT-IR分析。得到了电化学性能优良的复合聚合物电解质,其室温最高离子电导率为5.01×10-6S cm-1,最高锂离子迁移数为0.21。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚合物电解质发展概述
• 1.2.1 固体聚合物电解质
• 1.2.2 凝胶聚合物电解质
• 1.2.3 复合聚合物电解质
• 1.2.3.1 聚合物/聚合物型复合聚合物电解质
• 1.2.3.2 聚合物/增塑剂型复合聚合物电解质
• 1.2.3.3 聚合物/无机物型复合聚合物电解质
• 1.3 无机复合聚合物电解质研究进展
• 1.3.1 无机复合聚合物电解质的发展历史
• 1.3.2 无机复合聚合物电解质的发展现状
• 1.3.3 无机复合聚合物电解质的新方向
• 1.3.3.1 表面修饰的无机复合聚合物电解质
• 1.3.3.2 插层型无机复合聚合物电解质
• 1.3.3.3 多孔材料型无机复合聚合物电解质
• 1.3.3.4 纳米颗粒为无机填料的复合聚合物电解质
• 1.4 本论文选题的目的、意义和研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 化学试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 表征方法
• 2.3.1 X-射线衍射（XRD）分析
• 2.3.2 电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）分析
• 2.3.3 场发射扫描电镜（FE-SEM）分析
• 2.3.4 热重-差热（TG-DTA）分析
• 2.3.5 差示扫描量热（DSC）分析
• 2.3.6 傅立叶红外光谱（FT-IR）分析
• 2.3.7 交流阻抗法测试离子电导率
• 2.3.8 稳态电流法测试锂离子迁移数
• 第三章 水滑石纳米片-PEO复合聚合物电解质的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 LDHNS的制备
• 3.2.2 复合聚合物电解质的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 LDHNS的结构表征
• 3.3.1.1 X射线衍射分析
• 3.3.1.2 元素组成分析
• 3.3.1.3 傅立叶红外光谱分析
• 3.3.2 复合聚合物电解质的结构形貌及其电化学性能表征
• 3.3.2.1 复合聚合物的X射线衍射分析
• 3.3.2.2 复合聚合物的形貌分析
• 3.3.2.3 复合聚合物的热稳定性分析
• 3.3.2.4 复合聚合物的离子电导率
• 3.3.2.5 复合聚合物的锂离子迁移数
• 3.4 本章小结
• 第四章 苯膦酸锆微米球-PEO复合聚合物电解质的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 ZrBPMB的制备
• 4.2.2 复合聚合物电解质膜的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 ZrBPMB的结构表征
• 4.3.1.1 X射线衍射分析
• 4.3.1.2 表面形貌分析
• 4.3.1.3 比表面积表征
• 4.3.2 复合聚合物电解质的结构形貌及其电化学性能表征
• 4.3.2.1 复合聚合物电解质的X射线衍射分析
• 4.3.2.2 复合聚合物电解质的表面形貌分析
• 4.3.2.3 复合聚合物电解质的热稳定性分析
• 4.3.2.4 复合聚合物电解质的离子电导率
• 4.3.2.5 复合聚合物电解质的锂离子迁移数
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 创新性
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 作者及导师简介
• 附件