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本论文从凝胶聚合物电解质存在的上述问题出发,合成了新型共聚物基质材料,并对凝胶聚合物电解质的组份进行了改进和优化,制备了性能优良的新型凝胶聚合物电解质。
首先,采用溶液聚合方法,从简化聚合物电解质膜成型工艺角度出发,探索出了新的制备工艺,通过直接挥发溶剂一步法首次制备出以聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯)(P(AN-VAc))及聚(丙烯腈-丙烯酸甲酯)(P(AN-MA))为基体的新型聚合物电解质材料。
其次,在此基础上对上述两种基质材料进行了共聚和共混改性,分别制备了聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯-衣康酸锂)即P(AN-VAc-Li2IA)、聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯-苯乙烯)即P(AN-VAc-St)、聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯-苯乙烯)/聚甲基丙烯酸甲酯即P(AN-VAc-St)/PMMA、聚(丙烯腈-丙烯酸甲酯-苯乙烯)即P(AN-MA-St)和聚(丙烯腈-丙烯酸甲酯-苯乙烯)/衣康酸硼酸锂盐即P(AN-MA-St)/LiBIB五种电解质材料,并对聚合条件和反应配比等影响因素进行了改进和优化。通过IR、DSC、SEM、TG等方法进行结构表征及分子量测试、拉伸试验、膜的持液量等测试方法对共聚物基质膜的性能进行了分析。
最后,将这些共聚物基质膜制备成相应的凝胶聚合物电解质。利用电化学交流阻抗法测试了电解质膜的电导率,并用扫描电子显微镜分析了其形貌特征。研究结果表明,所制备的聚合物电解质基质膜具有优异的机械性能,室温电导率可达10-4~10-3S/cm,其中P(AN-VAc-Li2IA)基凝胶聚合物电解质、P(AN-VAc-St)/PMMA、P(AN-MA-St)/LiBIB复合型凝胶聚合物电解质的离子电导率最高分别达3.03x10-4S/cm、4.34x10-4S/cm、3.73x10-4S/cm,可应用于凝胶聚合物锂离子电池中。