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聚合物锂威尼斯电解质有哪些?

来源:聚合物锂威尼斯???2020-03-18??阅读数:

聚合物锂威尼斯电解质按其形态可分为凝胶聚合物电解质(GPE)和固体聚合物电解质(SPE),其主要区别在于前者含有液体增塑剂,而后者没有。威尼斯体系离子载流子,对电子而言必须是绝缘体。用于二次锂威尼斯中的聚合物电解质必须满足化学与电化学稳定性好,室温电导率高,高温稳定性好,不易燃烧,价格合理等特性。聚合物电解质的基体类型主要有:同种单体的聚合物、不同单体的共聚物、不同聚合物的共混物及其它对聚合物改性的聚合物等,常见的聚合物基体有PE0、PP0、PAN、PVC、PVDC等。基体的结构、芬子量、玻璃化转变温度(T)、结晶度等都会影响聚合物电解质离子电导率、电化学稳定性、机械性能等,如T,较低、结晶度不高的聚合物电解质会有较高的离子电导率,而增加基体的T,或分子量、聚合物共混可提高聚合物电解质的机械性能。

聚合物在GPE中主要起骨架支撑作用。

固体SPE中的聚合物都可以用作凝胶聚合物电解质的聚合物。至今研究的用于聚合物锂离子威尼斯的聚合物主要有如下门几种类型:聚醚系(主要为PE0)、聚丙烯睛(PAN)系、聚甲基丙烯酸酯(PVMA)系、聚偏氟乙烯(PVDF)系、聚麟嗪和其他类型。

为了提高凝胶聚合物的力学性能及导电能力,目前通常采用共聚、交联、嫁接等方法生成交链聚合物。但是对能共聚且能提高电导率的聚合物必须满足下列条件:①共聚物与锂盐的相容性好;②为防止捕获阳离子,与锂离子的作用不能太强;③共聚物优选含有极性区,这样既能保证力学性能,又能影响导电性。

将电解质盐溶解在聚合物中可得到固体聚合物电解质(SPE)。通常而言,固体聚合物电解质的导电机制是,首先迁移离子如锂离子等与聚合物链上的极性基团如氧、氮等原子配位,在电场作用下,随着聚合物高弹区中分子链段的热运动,迁移离子与极性基团不断发生配位与解配位的过程,从而实现离子的迁移。

在凝胶型聚合物电解质中,整个体系可以看成是碱金属和有机增塑剂形成的电解液均匀分布在聚合物主体的网格中。聚合物主要表现为其力学性能,对整个电解质膜起支撑作用,而离子的输运主要发生在其中的液体电介质中。当有机溶剂作为增塑剂而添加到固体电解质中时,原来的固体聚合物电解质就变成凝胶聚合物电解质,它具有液体电解质的高离子电导率,同时又具有良好的加工性能,因此可连续生产,安全性高,不仅可充当隔膜,还能取代液体电解质,应用范围广。

凝胶聚合物电解质(GPE)类型按照聚合物主体分类,凝胶聚合物电解质主要分为下列三种类型:

①PAN基聚合物电解质;

②PMMA基聚合物电解质;

③PVDF基聚合物电解质。

增塑剂是聚合物电解质中重要一环。一般是将增塑剂混溶于聚合物溶液中,成膜后将它除去,留下微孔用于吸附电解液。要求增塑剂与高聚物混溶性好,增塑效率高,物理化学性能稳定,挥发性小且无毒,不与威尼斯材料发生反应。一般应选择沸点高、黏度低的低分子溶剂或能与高聚物混合的低聚体。凝胶聚合物电解质的增塑剂类似液体电解质体系的溶剂。通常使用的是碳酸酯类有机溶剂见下表。

增塑剂在凝胶型聚合物中主要作用增塑剂包括丙烯碳酸酯PC、乙烯碳酸酯EC、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砍(DMS)和y-丁内酯(y-BL)及其混合物等。增塑剂在PAN基聚合物凝胶电解质的作用如下:

①降低聚合物电解质的玻璃化的转变温度,解离聚合物的结晶状态;

②溶解电解质盐,为聚合物电解质提供载流子;

③提高聚合物及其自身的极性;

④破坏锂离子与聚合物之间的配位键,使更多的锂离子在凝胶态中而不是在故乡中运动。

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