丙烯酸酯类凝胶聚合物电解质研究进展
新型PMMA基聚合物电解质的研制
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pmma凝胶态聚合物电解质 xrd
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凝胶聚合物电解质的电化学性能
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化 工 学 报
６卷 第５
液中添加单体和引发剂，然后通过加热或光辐射引 ．使凝 胶聚合物电解质同时具有高电导率和高机械强度是 研究者面临的主要挑战之一．聚烯烃多孔膜是普通 锂离子电池中广泛使用的隔膜，具有良好的力学性
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锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备及性能研究的开题报告
锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备及性能研究的开题报告一、研究背景随着电子科技的飞速发展，锂离子电池逐渐成为电子设备领域中的重要能源供应来源。
锂离子电池具有高能量密度、低自放电率、长寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、移动电源、智能手机等领域。
锂离子电池的核心是电解质，其性能直接影响到电池的性能和循环寿命。
传统的液态电解质具有导电性好、电化学稳定性高等优点，但同时也存在易泄露、自燃、自爆等危险，严重限制了锂离子电池的发展。
为了解决这一问题，凝胶聚合物电解质被提出并广泛研究。
凝胶聚合物电解质不仅具有高离子导电性、良好的电化学稳定性，而且在电池发生故障时，能够形成保护层，阻止电池进一步破坏，具有较好的安全性能，是一种具有广泛应用前景的电解质。
二、研究内容本研究将以普通有机溶剂和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）为原料制备凝胶聚合物电解质。
首先，聚乙二醇（PEG）和丙烯酸（AA）将在有机溶剂中进行自由基聚合反应，生成一种可溶于有机溶剂的线性聚合物。
然后，将PEG-AA聚合物与PEGDMA进行标准的自由基交联反应，制备出凝胶聚合物电解质。
通过对电解质的形态、热性质、离子传输性能等性能进行表征，研究凝胶聚合物电解质的制备工艺、物性和电化学性能。
同时，研究凝胶聚合物电解质作为锂离子电池电解质的应用性能、安全性能等方面。
三、研究意义新型电池材料的研究是未来科技领域的重点之一。
本研究通过研究凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能，有助于深入了解电解质的结构和性能，为开发高性能的凝胶聚合物电解质提供理论依据和实验基础。
此外，凝胶聚合物电解质在电池领域的应用也有着广阔的应用前景，本研究的结果有助于推动锂离子电池技术的发展和应用。
四、研究方法1. 根据PEG和AA的摩尔比例，在有机溶剂中进行自由基聚合反应，合成PEG-AA聚合物。
2. 通过标准的自由基交联反应，制备凝胶聚合物电解质。
3. 采用SEM、DSC、TGA、FTIR、Rheometer等表征手段，对制备的凝胶聚合物电解质进行形态、热性质、化学结构等方面的表征。
PMMA系聚合物在锂离子电池凝胶电解质领域中的研究进展
PMMA系聚合物在锂离子电池凝胶电解质领域中的研究进展焦晓宁;周锦涛;陈洪立【摘要】The characteristics and application of polymethyl methacrylate (PMMA) used for lithium-ion batteries gel polymer electrolyte (GPE) are summarized. One of the advantages of PMMA-based GPE is the good interface stability with lithium metal electrode, and it also has high ionic conductivity of 10-3 S/cm at room temperature, and its cycle performance is better than that of some other gel electrolyte. But the weakness of mechanical strength limits its application. But the weakness of mechanial strength limits its application. The mechanial property of PMMA-based GPE can be improved by combining with other polymers, inorganic nanoparticles, polyolefin films, even nanworens to form gel electrolytes through blending, coating, copolymerization, etc. The trend of research on PMMA-based GPE is to prepare multi -layered composite porous electrolytes by electrospinning.%综述了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为锂离子电池凝胶电解质的特性及应用情况。
锂电池凝胶聚合物电解质的研究进展
锂电池凝胶聚合物电解质的研究进展王永勤;薛旭金;郭贤慧;王建萍【摘要】传统的采用液态电解液的锂电池常因漏液等问题容易造成安全隐患.使用凝胶聚合物电解质可以显著提高电池的安全性能,并可使电池具有薄型化、轻便化和形状可变等优点.本文介绍了凝胶聚合物电解质的优缺点、分类,并对聚环氧乙烷(PEO)基、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基、聚丙烯腈(PAN)基和聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)基凝胶聚合物电解质的研究进展进行了介绍.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2017(034)008【总页数】6页(P12-17)【关键词】凝胶聚合物电解质;PEO;PMMA;PAN;PVDF-HFP【作者】王永勤;薛旭金;郭贤慧;王建萍【作者单位】多氟多化工股份有限公司,河南焦作454006;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454006;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454006;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454006【正文语种】中文【中图分类】TQ27.267Abstract:Traditional lithium battery adopting liquid electrolyte always causes hidden safety problems due to leakage.Safety performance is significantly increased using gel polymer electrolyte.What is more, gelpolymer electrolyte makes it possible for batteries to be thinner,lighter and more variable in shape advantages.In this paper, theadvantages,disadvantages and classification of gel polymer electrolytes are introduced,and research progress of gel polymer electrolyte based on PEO,PMMA,PAN and PVDF-HFP is introduced.Key words:gel polymer electrolyte ; PEO ; PMMA ; PAN ; PVDF-HFP随着能源需求的不断增长、天然资源的日益枯竭和生存环境的逐步恶化，我们迫切需要开发新型清洁能源，以促进可持续发展[1]。
纯丙烯酸酯的低聚物对高分子性能的影响研究进展是什么
纯丙烯酸酯的低聚物对高分子性能的影响研究进展是什么纯丙烯酸酯的低聚物是一种广泛存在于高分子体系中的物质，其对高分子性能的影响备受关注。
在研究过程中，人们发现，低聚物含量、分子量以及聚合度等因素都能够影响高分子材料的性能和应用表现。
本文旨在介绍纯丙烯酸酯低聚物对高分子性能影响的研究进展。
一、纯丙烯酸酯低聚物的种类和性质纯丙烯酸酯低聚物是由丙烯酸酯单体分子间的反应而形成的物质，由于其分子结构简单，价格便宜，广泛应用于各种不同领域。
一般而言，纯丙烯酸酯低聚物可分为两种类型：短链和长链，其分子量范围也存在差异。
短链纯丙烯酸酯低聚物主要是1-2个丙烯酸单体分子的缩合产物，一般分子量在200以下。
长链纯丙烯酸酯低聚物则是在高温或高压环境下形成的，其分子量在1000以上，与高分子材料的分子量相近。
此外，纯丙烯酸酯低聚物还可以根据其聚合度（DP）进行分类，聚合度越高则其含有的丙烯酸单体越多，反之亦然。
二、低聚物对高分子性能的影响1.流变性能高分子材料的流变性能是指其在剪切作用下表现出的物理特性。
研究表明，纯丙烯酸酯低聚物的加入会对高分子材料的流变性质产生影响。
一般而言，低聚物的分子量越高、聚合度越高，则其对高分子的剪切作用越强，会导致高分子材料的黏度增加、流动性降低。
2.热稳定性高分子材料的热稳定性是指其在高温下的稳定性能。
热稳定性是一种非常重要的指标，它与高分子材料的应用性能密切相关。
研究表明，添加纯丙烯酸酯低聚物能够改善高分子材料的热稳定性。
这是由于低聚物分子中含有活性基团，能够与高分子链上的活性基团进行交联反应，从而提高高分子链的稳定性。
3.机械性能高分子材料的机械性能是指其承受外部应力的能力，例如强度、韧度、硬度等。
研究表明，纯丙烯酸酯低聚物的加入能够在一定程度上改善高分子材料的机械性能。
这是由于低聚物能够与高分子材料中的大分子进行交联，从而加强材料的强度和硬度。
4.透明性透明性是高分子材料的重要性能之一，广泛应用于包装、建筑、光学等领域。
PAN／PMMA凝胶聚合物电解质膜导电动力学分析
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P(AN—MMA)基锂离子电池凝胶聚合物电解质研究进展
ＭＭ 基 凝胶聚合物 电解质存 在 的主要 问题 和改 Ａ）
进措施 ．
率分别为 ３９ １ Ｓｃ ． × ０ ／ ｍ和 １１ １ 一Ｓ ｃ 使得 ． × ０ ／ｍ， 其在较大的温度范围内都保持 了很高的电导率．
和 ＰＡ （ Ｎ—ＭＭＡ） 聚合 物 制 备方 法 ， 包括 乳 液 聚合 法、 溶液 聚合 法 、 浮 聚合 法 以及 制 备 Ｐ（ Ｎ — 悬 Ａ ＭＭＡ 基凝 胶聚合 物电解质 的方 法 ， ） 并讨论 了 Ｐ Ａ （Ｎ
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液中，（ — Ｍ ） Ｖ Ｆ的溶解度更低，（ — Ｐ Ａ Ｍ Ａ 比Ｐ Ｄ Ｎ ＰＡ Ｎ Ｍ Ａ 与 Ｐ Ｄ 相似 ， Ｍ ） ＶＦ 在石墨负极上都有相似的粘结 性 ， 由Ｐ Ａ 而 （ Ｎ—Ｍ ＭＡ） 形成 的 Ｓ Ｉ Ｅ 膜更稳 定 ； 采用 １ ｍ ｌ ｉＦ 的 Ｅ ／ｔ 丁内酯（ ｏ ＬＬＢ ４ ／ Ｃ ￣一 质量 比 １３ 作为电 －） 解液 ， 该聚合 物 膜 的吸 液 量 可达 ３ ０ ， ２ ９ ％ 在 ０℃ 时 的电导率为 ２２ｘ１ ． ０一Ｓ ｃ 同时 以 一 丁 内蘸 为 ／ｍ；
１ Ｐ Ａ —ＭＭＡ） 凝 胶 聚 合 物 电解 ２ 凝胶 聚 合 物 电解 质 的导 电机理 （Ｎ 基 质研 究简 况
Ｐ Ａ ＭＭ） （ Ｎ— 基凝胶聚合物 电解质 的结构 比较复
ＰＡ （ Ｎ—ＭＭ 基 凝胶 聚合 物 电解 质 的制 备过 Ａ）
收 稿 日期 ： ０ ９一ｌ ２Ｏ Ｏ一１ ９
程 一 般 是 将 锂 盐 （ ｉＩ ＬＰ ６ ＬＢ ４ ＵＣ Ｏ 、 ＬＣＯ 、 ｉＦ 、 ｉＦ 、 Ｓ ，
聚合物电解质的最新研究进展
聚合物电解质的最新研究进展聚合物电解质是目前锂离子电池领域的热门研究方向之一。
与传统的无机电解质相比，聚合物电解质具有更高的离子导电性、更低的电导率与电化学稳定性，以及更好的安全性能等优点。
近年来，聚合物电解质的研究领域得到了极大的发展，其中的一些重要进展将在本文中进行介绍。
一、聚合物电解质的类型聚合物电解质主要分为两种类型：一种是聚合物单体基于共轭单元的电解质。
这种电解质通常由含有氧、氮、硫和磷等原子的共轭基元（如咔唑、噻吩、噻二唑、吡咯等）以及含有磺酸、磷酸、甲基磺酸等基团的低分子聚合体（如3-（丙烯氧基）丙基磺酸、对甲苯磺酸单酰亚胺等）组成。
另外一种是由聚合物和离子液体复合而成的电解质。
其中离子液体通常由有机或无机阳离子和含有磺酸、磷酸等功能基团的阴离子组成，而聚合物则可以是聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
二、聚合物电解质的优势聚合物电解质相对于传统的无机电解质具有以下几个优势。
1.高离子导电性。
聚合物电解质中的离子不能通过直接离子传输的方式来完成电池中的化学反应，而需要通过间接传输的方式，即承载离子的聚合物分子传输离子。
由于聚合物分子的导电率通常比无机电解质高，因此聚合物电解质可以提供更高的离子传输速率。
2.可调电化学性质。
聚合物电解质的电特性（如电化学稳定性、聚合物分子的结构）可以通过化学结构的调整来进行优化，从而达到提升电池性能的目的。
3.良好的机械性能。
相对于无机电解质，聚合物电解质具有更好的柔性和高强度，这样可以提高电池的耐用性，从而为电池的实际应用提供了更多的可能性。
三、聚合物电解质的研究进展1.聚合物单体基于共轭单元的电解质。
首先是针对聚合物单体基于共轭单元的电解质的研究进展。
近年来，研究人员不断尝试改变共轭基元的结构，以增强其离子传输的能力。
例如，最近的研究表明，含硼镁键结构的聚合物可以提供更好的高温离子传输性能。
此外，与不含共轭单元的聚合物相比，这种聚合物还具有更好的电化学稳定性和更高的膨胀系数。
聚氨酯丙烯酸酯的合成研究及应用
聚氨酯丙烯酸酯的合成研究及应用褚衡;张焱林;陈晓琴;张高文【摘要】The uv- curable polyurethane acrylates oligomer（PUA） was synthesized by using IPDI, PEG1000 and HEMA as a gel polymer electrolyte of polymer matrix. The synthesis of PUA was using FFIR for analysis, andthe influence factors of synthesis reaction temperature, reaction time, reactant, ect during the process were discussed. Research showed that better synthesis condition was n（IPDI）： n（PEG1000）： n（HEMA）= 1 ： 2, 2.08. The first step in the reaction temperature was 60 - 75℃ and reaction time was 2 h. The second step was 55 - 65℃, and the time was 2.5 h.%以IPDI，PEG1000和HEMA为原料合成了可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯低聚物（PUA），用作凝胶聚合物电解质中的聚合物基体。
对合成的产物（PUA）进行红外图谱分析，并讨论了合成过程中反应温度，反应时间，反应物配比等因素的影响。
结果表明较佳的合成条件为：n（IPDI）：n（PEG1000）：n（HEMA）=1：2：2．08，第一步的反应温度在60～75℃，反应时间为2h；第二步的在55～65℃，时间为2．5h。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)009【总页数】3页(P86-88)【关键词】聚氨酯丙烯酸酯;合成;凝胶聚合物电解质;异佛尔酮二异氰酸酯【作者】褚衡;张焱林;陈晓琴;张高文【作者单位】湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】O631.5一般聚氨酯丙烯酸酯的合成原材料包括多异氰酸酯、长链二元醇、羟基官能化丙烯酸酯等[1].由于结构的差异,2,4-TDI和IPDI的两个异氰酸基团具有不同的反应活性,相对其它的二异氰酸酯具有较高的选择性,反应过程中副产物比较容易控制,有利于PUA预聚物的设计,所以在工业应用和实际生产中,通常合成脂肪族聚氨酯时采用IPDI,合成芳香族聚氨酯时使用2,4-TDI,这样合成的PUA预聚物分子量分布窄,粘度较低,符合UV固化特点[2-3],而IPDI为脂肪族二异氰酸酯,脂肪结构赋予聚氨酯良好的硬度和柔韧性,所形成的聚氨酯具有优异的机械性能,抗黄变性能优异,是综合性能较均衡的二异氰酸酯.凝胶聚合物锂离子电池是目前聚合物锂离子电池的主流,是未来锂离子电池发展的重要方向[4-5].凝胶型聚合物电解质是由聚合物基体、增塑剂以及锂盐形成的凝胶态体系[6-7].本文以IPDI,PEG1000和HEMA合成了可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯低聚物(PUA);可用作凝胶聚合物电解质的基体;与液体电解液,光引发剂混合,在紫外光的条件下聚合,可制备一种新型凝胶聚合物电解质,其在国内鲜有报道.而聚氨酯丙烯酸酯(PUA)具有典型的两相结构,其聚醚作为软段可与碱金属盐发生溶剂化作用,促进带电离子的传输,保证固体电解质具有一定的导电性.PUA分子链中双键存在,可以固化形成化学交联点,使其具有良好的力学性能和成膜性.本文对合成的产物(PUA)进行红外图谱分析,并讨论了合成过程中反应温度,反应时间,反应物配比等影响因素的影响.异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),工业级,和氏璧化工;聚乙二醇1000(PEG1000)(减压提纯),化学纯;甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),分析纯,天津化工试剂研究所;二丁基锡二月桂酸酯(DBTDL),化学纯;对羟基苯甲醚(HQMME),化学纯.采用丙酮-二正丁胺滴定法[8],测定异氰酸根含量的方法来测定反应进行程度,同时用红外光谱辅助进行,与传统的甲苯-二正丁胺滴定法相比,本方法准确、简便、有效降低了实验成本.使用美国Nicolet公司出厂的傅里叶红外光谱仪在波数500 ～4000 cm-1内对样品进行红外分析测试,对反应程度进行进一步表征.样品测试的仪器参数为:分辨率4 cm-1,扫描次数32次,检测器为DTGS KBr,分束器为KBr.聚氨酯丙烯酸酯大分子单体的合成,主要是-NCO与-OH的反应,利用IPDI中的2个-NCO反应活性的不同,一个是脂环型异氰酸酯,一个是脂肪型异氰酸酯,2个异氰酸酯的活性有较大的区别,按一般规律,脂肪型异氰酸酯的活性要高于脂环型异氰酸酯,但在IPDI这样特殊机构中,由于脂肪型异氰酸酯基在遇到亲核试剂攻击时受到环己烷环和α-取代甲基的保护作用,使得脂环上的异氰酸酯基团活性大大高于脂肪族异氰酸酯基团,反应活性高出约10倍,2个异氰酸酯基团活性的巨大差别,使得在聚氨酯的合成反应中能极好的选择所需产物的结构,表现出良好的重现性,同时也极大地降低起始单体IPDI的残留浓度,生成的预聚物稳定性好[9].通过对反应体系的配比,反应温度,反应时间的严格控制,实现大分子单体的合成.根据对文献[10-11]的综合分析,制定出了如下的实验方案.以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)合成了可紫外光固化PUA预聚物.第一步,向带有搅拌器、温度计和滴加装置的三口烧瓶中依次加入一定量的IPDI,再将定量的PEG滴加至烧瓶中,为好控制温度,加料速度控制在接近1 h内加完,边滴加边搅拌,同时加入适量催化剂DBTDL,控制一定的温度,滴加完毕后保温继续反应1～2 h.每隔一段时间测定异氰酸酯基的含量,进而确定反应终点.直至IPDI的-NCO 基转化率接近50%,第一步反应结束.第二步,向第一步反应产物中滴加入HEMA,与剩余的-NCO基反应,同样为好控制温度,加料速度控制在1 h左右完成,边滴加边搅拌,同时加入阻聚剂HQMME,滴加完毕后保温继续反应1～2 h,当反应体系的异氰酸酯质量百分含量小于0.2%时,第二步反应结束,出料.不同的加料方式使得该反应的中间产物不同,理论上最终可以得到相同的目标产物,但实际上存在很大差距,这条线路的优势不但可以减少HEMA在热环境中的暴露,从而减少了自由基聚合的可能性,还可以缩短反应时间,原因可能是IPDI中脂肪型-NCO基与甲基丙烯酸羟基酯的反应比与多元醇的反应容易,进而缩短了整个反应时间,同时降低了玻璃化转变温度,这是由产物的结构决定的,产物中聚醚软段能够较为自由的旋转,在空间所受阻碍较小,可以充分发挥软段柔韧性,产物的颜色也比较淡,但由于多元醇粘度较大,如果搅拌不均匀,反应控温比较难可能引起中间体继续反应,使中间体分子量大增,导致目标产物粘度上升.将原料IPDI及与PEG1000反应后产物做红外光谱检测,测试结果如图1～图2. 图1中2256.3 cm-1为-NCO基特征吸收峰,图2中此吸收峰已经消失,同时由于聚乙二醇分子量的差别,图中3333.0 cm-1及3332.6 cm-1即为N-H伸缩振动吸收峰的出现,说明-NCO基基本反应完全;图中出现了作为C=C双键特征峰的1637.3 cm-1,说明反应产物具有光敏性;合成反应成功制备了可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯预聚物PUA.由于反应体系中HEA及产物中都含有双键,在较高的温度下容易发生聚合爆聚.因此在反应过程中,必须加入适量阻聚剂防止发生爆聚.本实验采用对羟基苯甲醚作为阻聚剂,试验发现阻聚剂用量太少不足以阻止凝胶的发生,用量过多会使得聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化效果变差,一般应控制在1%左右效果最好.反应物配比是加成酯化过程中的一个重要因素,以DBTDL为催化剂对羟基苯甲醚为阻聚剂,在相同的反应温度和反应时间条件下,考察反应原料的不同配比对合成反应的影响,结果见表1.由表1可以看出,在相同的反应条件下,由于HEMA量的增加,反应体系中-NCO的基转化率提高,反应速度加快,因此反应物配比为选择n(IPDI)∶n(PEG1000)∶n(HEMA)=1∶2∶2.08的反应体系比较合适,HEMA少许过量有利于甲基丙烯酸酯彻底的封端反应,得到稳定的预聚物.实验表明,反应温度越高,反应速率越快,但是反应温度过高容易使反应体系产生凝胶.2.6.1 第一步反应温度及反应时间对反应的影响以DBTDL为催化剂,对羟基苯甲醚为阻聚剂,考察-NCO基的转化率随反应时间和反应时间的变化情况,结果见图3.从图3可以看出,反应温度越高,-NCO基转化率越大,说明温度升高有利于反应的进行.但是,分子运动速率会随着温度的升高而加快,会使IPDI中两个-NCO基团的反应活性差变小,从而导致两个-NCO基团的反应选择性降低,较低的-NCO基团反应选择性会导致副反应的发生,因此反应温度必须控制在适当范围内.由上图得出本实验反应温度可控制在60 ～75℃,在此温度下,反应速度较快.反应进行到2 h时-NCO基转化率已经达到50%,第一步反应已完成,因此第一步反应的时间及温度就确定在60～75℃及2 h.反应后期反应速度较慢,主要原因是由于-NCO基与-OH 基的浓度都已很低,反应速率自然下降.2.6.2 第二步反应温度及反应时间对反应的影响由于IPDI中脂肪族异氰酸酯基反应活性远低于脂环上的异氰酸酯基,故需要在较高的温度下进行反应.保持其他条件不变,对羟基苯甲醚为阻聚剂,以第一步反应的产物为原料分别与HEMA反应,考察不同的反应温度和反应时间对-NCO基的转化率的影响,结果如图4.由图4可知,温度较低时反应速度较慢,随着温度升高,反应速率加快,但PUA中的C=C键在高温下可以发生热聚合,温度过高,会增加C=C的损失,甚至发生凝胶暴聚,使PUA失去光敏活性.试验发现若温度在75℃时,随着反应的进行,体系的粘度比较高,还发生了凝胶暴聚现象,因此为保证羟基与IPDI脂肪族异氰酸酯反应的顺利进行,同时具有较快的反应速率,并且体系中双键的损失率尽可能的低,第二步反应温度可以控制在55～65℃.当温度控制在60℃反应2 h时,反应基本结束,在温度控制在50℃时反应2.5 h时,反应基本结束,因此第二步反应的温度及时间可控制在55～65℃及2.5 h.反应后期反应速度较慢,主要原因一方面是由于-NCO基与-OH基的浓度都已很低,反应速率自然下降,另一方面,此时体系粘度加大,不利于分子间的有效碰撞,导致反应速度变慢.从图3可看出,第一步反应2 h体系中NCO%已经基本达到理论值,反应后期反应速度较慢,主要原因是由于-NCO基与-OH基的浓度都已很低,反应速率自然下降,所以第一步最佳反应时间为2 h.由图4可知,在60℃下,随着反应时间的增加,反应体系中NCO%迅速减小,反应2 h 时,NCO%已经基本达到100%,所以第二步最佳的反应时间为2～2.5 h.(1)合成PUA的较好条件为:第一步反应在60～75℃,第二步反应在55～65℃,在二丁基锡二月桂酸酯为催化剂,对羟基苯甲醚为阻聚剂的条件下,反应物配比为选择n(IPDI)∶n(PEG1000)∶n(HEMA)=1∶2∶2.08.(2)通过红外表征分析,证明本实验所得的产品是目标产物,且纯度很高.【相关文献】[1] Weikard,Jna,Wolfgang,et al.Elastie Coating ystem ComPrising UV-curable Urehthane(meth)acrylates containg Isocyanate Groups and :6465539,2002. [2] 付晏彬,胡巧玲,俞晓薇,等.光活性预聚体一聚醚聚氨酯丙烯酸酯的合成与表征[J].科技通报,1997(9):302-307.[3] 杜秀英,梁兆熙.光固化丙烯酸化聚氨酯的合成及力学性能[J].高分子材料科学与工程,1995(3):27-31.[4] 王国忠,张若昕.聚合物锂离子电池凝胶聚合物电解质的进展[J].电池,2007,37(3):235-237.[5] Lackner A M,Sherman E,Braatz P O,et al.High performance plastic lithum-ion battery cells for hybrid vehicles[J].J Power Sources, 2002,104(1):1-6.[6] 王占良.锂离子电池用聚合电解质应用基质研究[D].天津:天津大学,2003.[7] 陈振兴.高分子电池材料[M].北京:化学工业出版社,2006.[8] 熊军,孙芳,杜洪光.丙酮-二正丁胺滴定法测定聚氨酯中的异氰酸酯基[J].分析试验室,2007,26(8):73-75.[9] 徐培林,张淑琴.聚氨酯材料手册[M].北京:化学工业出版社, 2002.[10] 袁慧雅,王志明,曾兆华,等.聚氨酯丙烯酸酯光固化反应动力学的研究[J].热固性树脂,2001(3):5-8.[11] 伍钦,薛平.紫外光固化聚氨酯的研究[J].无锡轻工业学院学报, 1994,13(1):51-56.。
pmma凝胶电解质制备_理论说明以及概述
pmma凝胶电解质制备理论说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在对PMMA凝胶电解质的制备进行理论说明，并对相关概念、原理以及实验过程和条件进行概述。
PMMA凝胶电解质作为一种新型固态电解质材料，具有优异的热稳定性、机械强度和离子导电性能，在锂离子电池等领域显示出广阔的应用前景。
因此，了解其制备方法和影响因素对其性能的影响，对于进一步研究和发展具有重要意义。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分组成，分别是引言、PMMA凝胶电解质制备理论说明、PMMA凝胶电解质制备实验过程与条件、结果与讨论以及结论与展望。
其中，引言部分将介绍本文针对的问题以及文章的整体结构。
1.3 目的本文主要目的在于探讨PMMA凝胶电解质的制备方法，并通过实验过程和条件来验证这些方法的可行性。
同时，通过对凝胶形态和物性表征、电化学性能测试以及影响因素研究等方面进行结果与讨论，进一步了解和探究PMMA凝胶电解质的性能特点及其与制备方法的关系。
最后，在总结归纳主要研究成果的基础上，展望未来的研究方向，并对整个研究进行总结陈述。
以上是“1. 引言”部分内容的详细清晰说明，旨在引领读者全面了解本文目标、结构和意义。
2. PMMA凝胶电解质制备理论说明2.1 PMMA凝胶简介与特性PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是一种无色透明的聚合物，具有高玻璃化转变温度、低气透性和良好的机械强度等特性。
在锂离子电池领域，PMMA被广泛应用于电解质的制备。
2.2 电解质概念与原理电解质是指能够带有正负电荷并在溶液中导电的物质。
在锂离子电池中，电解质通过提供离子传输路径实现了正负极之间的电荷平衡。
常见的锂离子电池中使用的电解质包括有机溶剂型、聚合物型和无机盐型等。
PMMA凝胶电解质作为一种新型锂离子导体材料，具有高离子传输率、封装性能好和机械强度高等优点。
其制备方法主要是通过将溶解了锂盐（如LiPF6、LiClO4等）的有机溶剂与PMMA预聚物进行混合，并经过适当条件下的固化、溶解和形态调控等步骤制备而成。
聚丙烯酸酯类聚合物电解质
聚丙烯酸酯类聚合物电解质聚丙烯酸酯类聚合物电解质在现代电子技术和能源领域中扮演着重要的角色。
它们是一类具有高离子导电性和化学稳定性的材料，被广泛应用于锂离子电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置中。
聚丙烯酸酯类聚合物电解质的研究和应用，对于提高电池性能、延长电池寿命以及推动新能源技术发展具有重要意义。
1. 聚丙烯酸酯类聚合物电解质的基本概念与结构聚丙烯酸酯类聚合物电解质是一种由丙烯酸酯单体聚合而成的高分子化合物。
其主要结构由聚丙烯酸酯单元及溶剂、盐等添加剂组成。
在聚合过程中，丙烯酸酯单体通过自由基聚合反应形成线性聚合物链，然后通过交联剂等添加剂实现网络结构的形成。
这种网络结构不仅能够实现电子的传导，还能提供离子传输通道。
2. 聚丙烯酸酯类聚合物电解质的优势与挑战聚丙烯酸酯类聚合物电解质相比传统无机电解质具有一系列优势，包括高离子导电性、较低的燃烧性、化学稳定性好等。
它们还具备可溶性和可加工性好的特点，可以通过溶剂处理、浸渍等方法在电极材料上进行涂覆，并且能够适应复杂的电池结构需求。
然而，聚丙烯酸酯类聚合物电解质也存在挑战，如低电化学稳定性、较低的机械强度等问题。
研究人员通过改善材料的结构与配方，不断提高聚丙烯酸酯类聚合物电解质的性能。
3. 聚丙烯酸酯类聚合物电解质在锂离子电池中的应用锂离子电池是目前最常用的可充电电池之一，而聚丙烯酸酯类聚合物电解质是锂离子电池中主要的电解质材料。
聚丙烯酸酯类聚合物电解质具有良好的离子传导性能，能够有效地促进锂离子在正负极之间的迁移。
它们还具有较高的化学稳定性和热稳定性，能够在高温和高压等恶劣条件下保持电池的稳定工作。
然而，由于其相对较低的机械强度，聚丙烯酸酯类聚合物电解质容易发生损坏，从而限制了电池的循环寿命。
如何改善聚丙烯酸酯类聚合物电解质的机械性能，成为当前研究的热点。
4. 聚丙烯酸酯类聚合物电解质在燃料电池中的应用燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置，聚丙烯酸酯类聚合物电解质在其中扮演着关键的角色。
丙烯酸酯胶粘剂研究进展
艺， 为长远发展做充分准备。 "(! 改进现有品种的性能 " ( ! ( ! 第二代丙烯酸酯结构胶粘剂 现有 >?@ 虽然综合性能优异， 但是多存在稳定 性差、 贮存期短、 单体挥发气味大、 对湿热耐受性较 差、 易燃、 有毒等问题。各国科学家都在着手解决这 一系列问题。 （!） 改进贮存稳定性： 加入锌、 镍、 钴等的乙酸 盐、 丙酸盐， 甲酸、 乙酸、 甲基丙酸的铵盐。’， A1二 叔丁基 1 $ 1 甲基苯酚等也可改进其贮存性能而不
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第 !! 卷第 " 期 中国胶粘剂 ・ $& ・ " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 常用做双面胶带用压敏胶、 装饰薄膜压敏胶粘剂、 层 压薄膜压敏胶粘剂等。 组成如下： 单体： 丙烯酸酯类、 醋酸乙烯 （酯） （甲基） 、 丙 （!） 烯酸等， 有研究表明， 从经济、 性能比较， 丙烯酸与甲 基丙烯酸配合使用效果好， 最佳比例为 " # $ % $ # " 之 间
凝胶聚合物电解质的研究进展
凝胶聚合物电解质的研究进展万玉荣;乔庆东;李琪【摘要】Several kinds of polymer materials used as the matrix of gel polymer electrolytes were introduced, such as polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), poly (vinylidene fluoride) (PVDF). Currently, research on gel polymer electrolyte is still in the primary stage. And there are many problems in the study of gel polymer electrolytes. In this article, modification methods of gel polymer electrolytes were discussed, such as crosslinking, copolymerization, blending or adding fillers, and so on. The application prospect of gel polymer electrolytes was analyzed.%介绍了几种聚合物高分子材料，常以其作为凝胶聚合物电解质基体。
如聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)。
对于凝胶聚合物电解质的研究，目前仍处于初级阶段，还存在许多问题。
本文探讨了凝胶聚合物电解质的改性方法，主要有交联、共聚、共混或添加填料等，并展望了凝胶聚合物电解质的应用前景。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P271-274)【关键词】凝胶聚合物电解质;聚合物电解质基体;改性【作者】万玉荣;乔庆东;李琪【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TQ028由于室温下全固体聚合物电解质的离子电导率较低，液态电解质虽然离子电导率较高，但其安全性较差，而凝胶聚合物电解质是介于两者的一种新型功能高分子材料，室温下电导率达到了10-3S/cm的水平，电化学性能稳定，有一定的机械强度，具有较高的锂离子迁移数，有望以隔膜和电解质材料的形式，应用于二次锂离子电池中。
丙烯腈_甲基丙烯酸酯网状凝胶聚合物电解质研究
收稿日期:2004-11-24; 修回日期:2005-04-04联系人简介:齐力(1963-),男,副研究员,主要从事聚合物固体电解质、高分子物理化学和电化学的研究。
E mail:qil@ciac .jl .c m文章编号:1004-1656(2005)06-0720-05丙烯腈-甲基丙烯酸酯网状凝胶聚合物电解质研究齐 力,太虎林,董绍俊(中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室,吉林 长春 130022)摘要:用酯化方法合成了甲基丙烯酸缩乙二醇二酯,获得了纯净样品,对合成的网状凝胶型聚合物电解质的合成条件进行了系统研究,获得了丙烯腈-甲基丙烯酸缩乙二醇二酯-增塑剂%锂盐网状凝胶电解质。
通过红外光谱、核磁、DSC 、TG 等对丙烯腈-甲基丙烯酸缩乙二醇二酯的结构性能进行了研究。
DSC 测试结果表明合成的网状聚合物是非晶的,软化点温度为90℃左右,随丙烯腈与甲基丙烯酸缩乙二醇二酯的比例不同而不同。
另外TG 测试本电解质材料在300℃左右才分解,是理想的高温锂聚合物电池电解质材料。
网状凝胶电解质在EC 含量达到66%时,室温电导率可达到2.5×103S/c m 。
关键词:聚合物电解质;丙烯腈;网状凝胶;合成;电导率中图分类号:O632162 文献标识码:A自1991年Sony 公司开发的锂离子电池上市以来,锂离子电池以其高比能密度和使用寿命长而受到重视,发展迅速。
美国、日本和台湾等国家和地区也重点发展锂离子电池。
近年来,锂二次电池发展迅猛,试图取代镉镍和氢镍电池,采用聚合物作电极和电解质材料的研究开发尤为引人注目[1-28]。
本文通过酯化和聚合反应,合成丙烯腈-甲基丙烯酸聚乙二醇二酯-锂盐-增塑剂-纳米粒子四组份凝胶聚合物复合电解质。
为了增加聚合物电解质的离子导电性和拥有足够的机械强度,我们在丙烯腈的聚合过程中加入适量的含有聚氧化乙烯结构的交联剂,使电解质既增加了机械强度,又引入了有较强溶剂化能力的聚氧化乙烯基团,有助于提高离子导电能力。
P(MMA-AN)的合成及其凝胶电解质的制备与性能
电解 质 （ Ｅ） ＧＰ 。采 用 交流 阻抗 法 对 其 电性 能进 行 表
征 。 结 果 发 现 当 Ｍ ＭＡ 与 ＡＮ 投 料 比 为 １：３且 共 聚
物 在凝胶 聚合 物 电解质 中质 量分 数 为 ３ ％时 ， Ｅ体 Ｏ ＧＰ
摘 要 ： 以 甲基 丙烯 酸 甲酯 （ ＭＭＡ） 丙烯 腈 （ 和 ＡＮ）
为单体 ， 由基 引发 聚 合合 成 了聚 （ 自 甲基 丙烯 酸 甲酯一
２ 实 验
２ １ 试 剂 和 仪 器 ．
丙烯 腈） Ｐ ＭＭＡ— ［（ ＡＮ） 无 规 共 聚 物 。采 用 红 外光 谱 ］
厂 ， 析纯 。 分
中图分类号 ： Ｏ６ ３ ５ １ ．
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ｉ０ １９ ３ （Ｏ ０ ０ － １ ７Ｏ １ ０ －７ １ ２ １ ） ７１ ２ 一４
Ｆ Ｒ分 析 采 用 ｗＱＲ ３ ０傅 立 叶 变换 红 外 光谱 ＴＩ 一１
ｌ 引 言
锂 离子 电池用凝 胶 聚合物 电解 质 （ Ｐ ） 有 液体 Ｇ Ｅ兼 电解质 高离子 电导率 和 固体 电解质 良好 力 学性 能 和热 性 能的特 点 ， 由于增 塑剂 的存 在 ， ＧＰ 但 使 Ｅ存 在 如 溶 剂 的迁移性 、 发性 较 大 ， 挥 化学 、 化学 稳 定 性 差 等 缺 电 点［ ］ １ 。因此 ， 如何 获得综 合性 能 良好 的凝胶 聚 合 物 电 解质成 为 目前研究 和 开发 的热点 。
酰胺溶 解 产物 ， 全 溶 解 后 用 ５ 甲醇水 溶 液 沉 淀 ， 完 Ｏ
（ ＭＭＡ） 天津 市科 密 欧化学 试剂 有 限公 司 ， ， 分析 纯 ， 使 用 前 于 ６ ℃ 时 进 行 减 压 蒸 馏 。 偶 氮 二 异 丁 腈 Ｏ （ Ｂ ， 海 山浦 化工 有 限公 司 ， 学 纯 ； 酮 ， ＡＩ Ｎ） 上 化 丙 天津 富宇 精细 化工 有 限公 司 ， 分析 纯 ； 水 乙醇 ， 无 天津 市 福
锂离子电池凝胶聚合物电解质的研究进展
锂离子电池凝胶聚合物电解质的研究进展工作电压高、能量密度高、循环寿命长、重量轻、体积小、无毒、无污染等优点，在笔记本电脑、移动等便携式电子产品以及电动交通工具以及航天航空、医学等领域得到了广泛的开发与应用[1-3]，目前，由于科技的迅猛开展，人们对环境保意识逐渐增强，对电子设备的性能要求提高，促使人们致力于研发更高性能的绿色电池。
电解质作为锂离子电池的重要组成局部，作为研究的主要对象之一进入人们的视角，作为连接正负极的桥梁，其性能的好坏在很大程度上影响整体电池的性能。
因此，凝胶聚合物电解质〔GPE〕[4-5]是聚合物锂离子电池的重要研究对象，具有较好的机械性与导电性，被人们广泛研究。
1 凝胶聚合物电解概述凝胶是高分子聚合物在受低分子溶胀之后形成了的网状构造，即为溶剂溶解在聚合物基体中。
溶胀以后的聚合物溶液凝胶而形成了凝胶聚合物，从而不再具备流动性。
因此凝胶即不属于固态，也不属于液态，它的性能同样介于固态和液态之间，因为它的特殊结构，凝胶聚合物同时具有了液体的扩散传导能力和固体的内聚性质，具备了二者的优势。
凝胶型聚合物电解质能够到达较高的电导率，表1列出了几种典型的凝胶聚合物电解质的电导率[6-8]。
2 凝胶聚合物基体21 PEO基凝胶聚合物电解质PEO是目前研究最早也是研究最多的聚合物电解质的基材，其自身具备较为规整的结构，较稳定的正负极界面性能，而PEO材料容易结晶，会使基体的锂离子迁移能力降低，从而使电导率较低，保持在10-8～10-4 S/cm，当玻璃化转变温度到达60 ℃时，它可以到达理想的电导率。
PEO可以局部溶解在EC或PC中，但所制备的GPE的机械性能较差，所以要制备出较高性能的GPE需要对PEO进行改性，多项结果说明，在PEO聚合物中参加增塑剂可以显著地提高GPE的离子导电率，降低PEO的结晶度的同时促进PEO分子链的链段运动，加速锂盐的溶解与解离，提高体系内的载流子数量，随着增塑剂的添加，降低了PEO的机械强度，失去了其固有的优势，而这点也是需要后续研发改良之处[9]。
PMMA基凝胶聚合物电解质研究进展
研发部 朱红庆
1 概述
1.1 聚合物电解质的特点
与液态电解质相比，聚合物有电解质具有以下优点： （1）抑制了枝晶生长。
（2）耐充放电过程的体积变化。
（3）降低了与电极反应的活性。 （4）安全性能高。 （5）聚合物电池外形设计多样化、薄型化、组装灵活。
1 概述
1.2 聚合物电解质的分类 1.2.1 按微观结构形态和作用机理分 （1）纯固态电解质（DSPE）； （2）凝胶型聚合物电解质（GSPE）； （3）多孔型聚合物电解质（PSPE）； （4）无机粉末复合型聚合物电解质（CSPE）。 1.2.2 按聚合物基质分 （1）聚环氧乙烯基（PEO） （2）聚甲基丙烯酸甲酯基（PMMA）； （3）聚偏氟乙烯基（PVDF）； （4）聚丙烯腈基（PAN）； （5）聚氯乙烯基（PVC）。
2 PMMA基凝胶聚合物电解质的特点
2.2 PMMA基凝胶聚合物电解质的缺点
（1）PMMA基聚合物电解质在有机电解液中有一定的溶解 性， （2）在高温下的机械强度较低，结构稳定性差； （3）Li+离子迁移数偏低（阳离子迁移数一般不超过 0.5），难以与电极充分接触，影响了其进一步应用。
注：理想的电解质体系锂离子的迁移数应接近于1，聚合物电解质应具有 较高的锂离子迁移数才能减少充放电过程中的浓度极化，降低电池中 的电位损失，使电池产生高的能量密度。
4 PMMA基凝胶聚合物电解质的研究现状
鉴于PMMA基凝胶聚合物电解质的优缺点，人们一方面采 用共聚、共混、交联或添加填料的方法对PMMA母体进行改 性，在保持高离子电导率的同时提高其机械强度。另一方 面，通过将凝胶直接直接涂覆在微孔膜上来改善电池的性 能。
4.1 P（MMA-AN）共聚凝胶聚合物电解质
聚丙烯酸酯类聚合物电解质
聚丙烯酸酯类聚合物电解质
聚丙烯酸酯类聚合物电解质是一种常用的固态电解质材料，常用于锂离子电池和超级电容器等电化学器件中。
它是通过聚合丙烯酸酯单体合成的高分子材料。
聚丙烯酸酯类聚合物电解质具有以下特点：
1. 高电化学稳定性：聚丙烯酸酯类聚合物电解质能够在宽电压范围内保持稳定的电化学性能。
2. 良好的离子传导性：聚丙烯酸酯类聚合物电解质具有较高的离子传导率，能够有效促进离子的迁移和储存。
3. 良好的机械性能：聚丙烯酸酯类聚合物电解质具有较好的柔韧性和拉伸性能，适用于各种形状的器件制备。
4. 低成本：与传统有机液体电解质相比，聚丙烯酸酯类聚合物电解质具有低成本的优势，有助于电化学器件的商业化应用。
然而，聚丙烯酸酯类聚合物电解质也存在一些挑战，如溶解度较低、机械强度较差等。
因此，研究人员正在不断改进合成方法和材料结构，以提高聚丙烯酸酯类聚合物电解质的性能，以满足不同应用领域的需求。
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第36卷第2期2008年2月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S V ol 36N o 21作者简介:校峰(1980-),硕士研究生,研究方向:新材料和环境科学。
综述与专论丙烯酸酯类凝胶聚合物电解质研究进展校 峰 赵旭东(陕西省环境科学研究设计院,西安710061)摘 要 聚合物锂离子电池的发展对聚合物电解质提出了更高的要求,促使人们开发性能优良的凝胶聚合物电解质。
综述了近年来凝胶聚合物电解质的发展状况,主要论述了凝胶聚合物电解质的结构与性能以及几种典型的凝胶聚合物电解质的制备。
关键词 凝胶聚合电解质,丙烯酸酯类聚合物The progress in study of acrylate gel polymer electrolytesXiao Feng Zhao Xudo ng(Shaanxi Institute o f Env ir onm ental Science Research and Desig n,Xi an 710061)Abstract Po ly mer electro ly tes w ith better perfo rmance ar e demanded in the development of polymer lithium io nbatter ies;t her efore many att entions have been paid to g el polymer elect rolytes.T her e a re many kinds o f gel polymer elec -t rolytes:conceptio n of g el polymer electro ly tes,hist or ical development,pr operties,structure and kinds of typical g el po ly -mer electro ly tes were r eview ed.Key words gel po ly mer electr olyte,acr ylate copolymer聚合物电解质可分为两类,一类是干态聚合物电解质(DP E),此类电解质的室温离子电导率较低(10-4~10-5S/cm),目前仍难于在电池中使用;另一类就是凝胶聚合物电解质,它是由聚合物、增塑剂和锂盐通过一定的方法形成的具有合适微结构的聚合物网络,利用固定在微结构中的液态电解质分子实现离子传导,它的室温电导率一般在10-3S/cm 数量级,是最有希望应用于锂离子电池中的聚合物电解质。
1 聚合物电解质应具有的性能聚合物锂离子电池的关键是制备聚合物电解质,其性能好坏直接影响锂离子电池的性能优化和提高。
作为锂离子电池的聚合物电解质必须满足以下几个基本要求:(1)较高离子电导率。
为了达到液态电解质锂离子电池mA/cm 2数量级发电能力,聚合物电解质需要具有至少10-3S/cm 数量级的电导率。
(2)较高的锂离子迁移数。
大多数现有电解质体系(包括液态电解质和聚合物电解质)的迁移数都<0 5,即锂离子对电导率的贡献不足一半。
(3)化学和电化学稳定性好。
由于电解质膜插在正负极之间,因此,当电解质与电极直接接触时不希望发生化学副反应,这就需要聚合物电解质有一定的化学稳定性;另外,为了得到一个合适的实用温度范围,聚合物电解质必须要有良好的热稳定性;最后电解质还必须有一个相对于L i/L i +的0~4 5V 的电化学稳定窗口,以满足高电位电极材料充放电电压范围内电解质的电化学稳定性和电极反应的单一性。
(4)有一定的机械强度。
聚合物电解质在电池中还起到了隔离正负极的作用,这就要求它具有足够的机械强度来支撑正负极片,防止电池内部短路。
2 几种典型的凝胶聚合物电解质从1975年凝胶聚合物电解质(GP E)首次报道以来,有多种体系的凝胶聚合物电解质得到了开发和研究,其中研究的最为详尽的、也是性能最好的GP E 体系是聚环氧乙烷(P EO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PM M A)、聚丙烯腈(PA N )和聚偏四氟乙烯(PV DF)四种聚合物及其衍生物体系凝胶型聚合物电解质。
2.1 PEO 体系GPE为了提高P EO /锂盐性纯固态聚合物电解质的电导率,研究人员尝试了多种改性方法。
通过共混、共聚、接枝和交联等方法降低了聚合物的结晶度和玻璃化转变(T g )温度,从而使其电导率有所提高,但与实用化的要求还有一定的差距。
增塑剂可以降低结晶度、提高链段的运动能力和锂盐的解离度。
有研究通过添加有机溶剂对P EO/锂盐电解质进行增塑处理,发现其导电性能明显提高。
Ito 等制备了用聚乙二醇(PEG )增塑的P EO -L iCF 3SO 3电解质,并测量了其离子电导率。
发现随着P EG 浓度的增加,离子电导率也随之增加。
电导率增加的主要原因是结晶度的降低和体系自由体积的增大。
但同时,离子电导率的增大相反地伴随着差的界面性能的形成,这是由于末端羟基的存在[1]。
为了解决这一问题,研究人员又用甲氧基取代了P EG 的末端羟基[2]。
冠醚也可被作为增塑化工新型材料第36卷剂来提高聚合物电解质的离子电导率。
N ag asubramaniam和St efano[3]研究了以12-冠-4-醚增塑PEO-L iBF4体系,其最大导电率7 10-4S cm-1。
Eg ashira等[4]制备了1种含有4.5-二氰基-1,2,3-三吡咯锂盐的新型聚氧化乙烯(P EO)电解质。
这种电解质具有较高的离子电导率、电化学稳定性、热稳定性,且迁移数比其它的PEO体系高。
最近,含有L iF ePO4/P EO凝胶聚合物电解质/天然石墨体系的低能耗锂离子电池也已开发出来[5]。
该体系表现出了良好的电容保持度并且更加适合于混合电动车辆应用。
2.2 PAN体系GPEPA N体系是研究最早且最为详尽的凝胶型聚合物电解质。
PA N具有合成简单、化学稳定性高、不易燃等特点,较为适合用作基质材料,因此对于PA N基聚合物电解质的研究比较多。
Watanabe等[6-7]用1种EC和PC混合增塑剂增塑PA N和L iClO4的络合物,发现它们和凝胶聚合物电解质的增塑剂/L iClO4摩尔比有关。
A br anham和A lamg ir[8-9]研究了由38%EC、33%PC、8%LiClO4和21%PA N组成的新型凝胶,聚合物电解质的电导率有明显地增加。
根据A ppetecchi 等的研究[10],在EC中完全非晶态凝胶PA N-L iClO4(1 0 2)室温电导率是1 10-3Scm-1。
由于在PA N聚合物中不存在氧原子,因此以PA N基质凝胶的锂离子迁移数>0 5。
当使用像L iT F SI和L iT F SM这样的锂盐,迁移数还可提高到0 7[11]。
Ho ng等[11]研究了在-15~55 之间,以P A N为基质的锂盐络合物的电导率。
虽然其室温电导率达到10-4Scm-1,迁移数达到0 36,但这种材料和金属锂相容性比较好。
Choe等[12]通过包裹锂盐溶液形成胶囊而制备了P A N基质聚合物电解质,这种锂盐溶液是由LiN(CF3SO2)2、LiAsF6、LiCF3SO3和L iP F6溶解到PC和EC混合的增塑剂中。
循环伏安法研究表明了聚合物电解质具有内在氧化稳定窗口超过了5V vs L i+/L i。
Cr oce等[13]研究了含有不同锂盐(L iClO4、L iA sF6、L i (CF3SO2)2)的以P AN为基质的凝胶聚合物电解质的电化学性能。
这些聚合物电解质表现了高的离子电导率和锂离子迁移数。
但由于它们和锂电极界面的不稳定性,使得在聚合物锂电池二次应用中受到了限制。
A ppetecchi等[14]分别用增塑剂EC、DM C和锂盐L iP F6或者L iCF3SO3制备了两种不同的PA N基质的凝胶聚合物电解质薄膜。
发现这些薄膜具有高的离子电导率和稳定的电化学窗口。
这些独特的性能使得这种薄膜适合于锂电池的应用。
虽然PA N基聚合物电解质具有一定优异性能,例如在20 下具有高的离子电导率,可到达了10-3Scm-1数量级,其电化学稳定性也可达到4 5V,锂离子迁移数达到0 6,从而弥补了它和锂金属阳极差的相容性在实际的应用。
但另一个方面研究表明,锂电极和以PA N为基材的聚合物电解质接触时会受到严重的钝化从而其影响了循环性能,最后产生安全隐患[15]。
2.3 PMMA体系GPEPM M A由于M M A单元中有一羰基侧基,与碳酸酯类增塑剂中的氧能发生较强的相互作用,因此能够吸收大量的液体电解质溶液,并表现出很好的相容性。
另外,PM M A原料丰富、制备简单、价格便宜。
因而PM M A为基质的聚合物电解质体系引起了研究者的极大兴趣。
Iijima和T oy og uchi[16]在1985年首先提出了用PM M A 作为凝胶电解质的基质材料。
后来,Appetecchi等[17]主要研究了P M M A凝胶电解质和不同增塑剂,发现电化学稳定窗口取决于聚合物主链和锂盐的络合。
Bo hnke等[18]研究了PM M A-L iClO4/PC薄膜的流变性能和电化学性能。
在各种性能方面P M M A增加了大分子溶液的黏度。
相反地,电导率降低是由于P M M A的添加而引起。
但是,室温电导率保持不变接近于液体电解质的电导率。
DSC 分析表明了热稳定性在-110~240 。
在凝胶电解质中,聚合物的含量和由P M M A、L iClO4和PC组成的凝胶聚合物电解质的电导率和黏度之间有着必然的联系[19]。
Bohke等[19]研究发现,随着聚合物含量增加,聚合物电解质的室温离子电导率会降低到5 10-3~5 10-5 S cm-1范围内。
Stallw ort h等[20]利用DSC和NM R对P M M A基质聚合物电解质进行了研究。
D SC分析表明,聚合物薄膜只有1个T g温度,这说明该体系是共溶体。
朱伟等[21]制备了以PM M A为基质的凝胶聚合物电解质,并研究了其电化学性能。
结果发现,以PM M A为基质的凝胶电解质室温电导率超过10-3S cm-1,电导率和温度关系服从V T F方程,电化学稳定区大于4 5V(vs L i/L i+),这对锂电池中电极对的安全工作是有足够的宽度的。
同时还发现,用PC作为增塑剂,电解质用于二次固态锂电池时,由于PC对金属锂电极界面的腐蚀,会降低固态锂电池的循环性能,影响电池的寿命。
2.4 PVDF体系GPE由于-C-F是很强的电子收缩基团,PV DF基聚合物电解质具有较高的抗阳极氧化能力。