基于锂离子电池能源安全的磷腈聚合物电解质研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ailynn
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聚合物电解质可成功避免液体电解质易泄露、燃烧等缺点,提高锂离子电池的能量密度和尺寸灵活性,而磷腈聚合物链段柔软,具有耐热阻燃性,当引入醚氧等可与Li+配位的取代基时,便具备了离子导电的能力,作为聚合物电解质材料,有良好的发展前景。本文主要通过设计合成不同种类官能团与烷氧基醚侧基混合取代聚磷腈,成功制备了磷腈聚合物电解质并探究了其成膜及导电性能,主要包括以下工作内容:1.成功合成聚二氯磷腈中间体,并通过IR,31P-NMR,GPC证明了其结构和分子量分布状态,为下一步工作提供了保障。2.设计并合成了一系列环氧基醚/烷氧基醚官能化聚磷腈(EP-Al)/PZ、苯氧基醚/烷氧基醚官能化聚磷腈(Ph-Al)/PZ,并通过IR,31P-NMR对其结构进行了表征,通过热性能分析可知其有低的玻璃化转变温度Tg,链段易迁移有利于离子的传输,其初始分解温度均在200℃左右,可达到电池正常的使用范围。3.设计并合成一系列腈基/烷氧基醚官能化聚磷腈(CN-Al)/PZ,对其导电机理进行了理论探究。4.通过溶液浇铸法成功制得(EP-Al)/PZ和(Ph-Al)/PZ磷腈聚合物电解质膜,采用紫外交联方式,可以提高膜的机械强度。5.(EP-Al)/PZ磷腈聚合物电解质在Li+:O最佳比例下,(EP-Al)/PZ-4室温离子电导率最大,σmax=3.76× 10-5 S/cm,(Ph-Al)/PZ磷腈聚合物电解质在Li+:O最佳比例下,(Ph-Al)/PZ-3室温离子电导率最大,σmax=3.48× 10-5 S/cm,对同一类磷腈聚合物电解质,烷氧基醚侧链越长离子电导率越大;因环氧侧基比苯氧侧基的空间位阻小,Tg低,所以在相同烷氧基醚侧基,Li+:O最佳比例下,(EP-Al)/PZ的电导率大于(Ph-Al)/PZ。
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