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聚合物电解质具有质轻、体积小、柔韧性和稳定性好等优点,采用聚合物电解质的电化学器件可以避免电解质泄漏和安全性等问题。从实际应用考虑,聚合物电解质要具有较高的离子电导率,良好的机械性能、化学和电化学稳定性等。在本论文中,制备出了综合性能较好的PVA(聚乙烯醇)基碱性聚合物电解质,并将其应用于镍氢电池和电化学超级电容器。
在第三章中,采用PAAS(聚丙烯酸钠)与PVA共混的方法制备出PVA基碱性聚合物电解质膜,并用交流阻抗、循环伏安、差热分析和红外光谱方法对其结构和性能进行表征。研究发现,采用PAAS共混改性可明显改善PVA基碱性聚合物电解质膜的保水性能和机械性能,使膜不至于深度失水而导致电导率的降低。膜的电导率与膜中KOH和H<,2>O含量密切相关,组成为PVA(13.84 wt%)-PAAS(0.73、vt%)-KOH(36.43、wt%)-H<,2>O(49 wt%)的电解质膜具有较高的室温电导率(9.67×10<'-2>S·cm<'-1>)和较好的综合性能。
在第四章中,采用具有较高电导率的PVA基碱性聚合物电解质膜组装聚合物电解质Ni-MH电池,并用恒流充放电和电化学阻抗谱方法对其性能进行研究。研究表明,聚合物镍氢(Ni-MH)电池的欧姆电阻与液态(6 M KOH)Ni-MH电池接近,但电极/电解质界面的电化学反应电阻较大,聚合物Ni-MH电池可以较高倍率快速充电,但高倍率放电性能不够理想。
在第五章中,采用PVA基碱性聚合物电解质组装聚合物MnO<,2>/AC(活性炭)电容器,研究发现,聚合物。MnO<,2>/AC电容器的充放电循环稳定性远好于液态(6M KOH)MnO<,2>/AC电容器。采用聚合物电解质可以减少MnO<,2>电极充放电过程中无电化学活性的Mn<,3>O<,4>的形成,从而改善电容器的循环稳定性。
在第六章中,采用PVA基碱性聚合物电解质组装聚合物Ni(OH)<,2>/AC电容器,研究正、负极活性物质质量比对聚合物Ni(OH)<,2>/AC电容器电化学性能的影响。研究结果表明,随着电容器中正极活性物质Ni(OH)<,2>相对含量的增加,电容器的比电容逐渐降低,循环稳定性逐渐提高。