聚合物固体电解质的制备

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。本论文重点研究了偏二氟乙烯–六氟丙烯的共聚物P(VdF–HFP)基聚合物固体电解质的制备工艺的改进和性能表征。论文的主要内容如下:采用溶液浇注法制备了P(VdF-HFP)-LiClO4-EC/DMC凝胶聚合物电解质膜,对各组分配比进行了优化,并用纳米SiO2对其电导率进行改进。测定了各电解质的电导率,并对其进行了红外光谱、扫描电镜、X-衍射和DSC分析。得到了较优的凝胶聚合物电解质,其室温最高电导率为2.81 mS/cm;电解质在-20℃～100℃温度范围内无明显的结晶熔融峰和其它峰,为无定形聚合物电解质;电化学稳定窗口为0～4.3V。采用相转移法制备了P(VdF-HFP)-SiO2-LiPF6-EC/DMC/DEC、P(VdF-HFP)-LiClO4 -SiO2-EC/DMC微孔型聚合物电解质膜,对制备工艺进行了优化。测定了各电解质的电导率,并对其进行了扫描电镜、X-衍射和DSC分析。得到了电导率较高、热稳定性较好的微孔型聚合物电解质,其室温最高电导率为4.38mS/cm;在-20℃～76℃温度范围内为无定形聚合物电解质;电化学稳定窗口为0～5V。采用改性相转移法制备了P(VdF-HFP)-TiO2-LiPF6-EC/DMC/DEC、P(VdF-HFP)- TiO2-LiPF6-EC/DMC微孔型聚合物电解质膜,对制备工艺进行了优化。测定了各电解质的电导率,并对其进行了扫描电镜、X-衍射和DSC分析。得到了电导率较高、热稳定性和电化学稳定性较好的微孔型聚合物电解质,其室温最高电导率为4.11mS/cm;在-200C～970C温度范围之间为无定形聚合物电解质;电化学稳定窗口为0～5V。相转移法与改性相转移法所得微孔型聚合物电解质的室温电导率和结构相似,但是改性相转移法所得电解质的电解液保持能力、热力学稳定性及电化学稳定窗口均优于相转移法。