粘土礦物改性PMMA基離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)研究.pdf

1、凝膠聚合物電解質(zhì)具有安全可靠、質(zhì)輕、易加工成型等優(yōu)點，是全固態(tài)鋰離子電池、電致變色器件、電化學(xué)傳感器和電容器等的關(guān)鍵部件，已成為近年來引人注目的熱門課題。但凝膠聚合物電解質(zhì)在離子電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性等方面還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。
　　本論文制備了四類粘土礦物/聚合物凝膠聚合物電解質(zhì)，研究了它們的結(jié)構(gòu)、微觀形貌、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。論文的主要工作如下:
　　用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨對粘土礦物蛭石進(jìn)行有機(jī)改

2、性，得到有機(jī)蛭石。以有機(jī)蛭石為改性劑，對以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為聚合物基體，以N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)為增塑劑，以離子液體BMIPF6為支持電解質(zhì)的凝膠聚合物電解質(zhì)進(jìn)行改性，制備得到有機(jī)蛭石改性凝膠聚合物電解質(zhì)膜。采用X-射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、熱分析和電化學(xué)測試等手段對凝膠電解質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，有機(jī)蛭石與聚合物基體相容性良好，添加量為8％時，其室溫

3、離子電導(dǎo)率可達(dá)4.01×10-3S/cm，電化學(xué)窗口可達(dá)3.8V。
　　通過沉淀法合成了CuO/海泡石，再經(jīng)溶液澆注法得到不同含量CuO/海泡石改性PMMA/PEG-800聚合物電解質(zhì)，浸潤在含35％離子液體BMIPF6的有機(jī)電解液(DMC+EC)得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜。采用X-射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、熱分析和電化學(xué)手段對凝膠聚合物電解質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，聚合物電解質(zhì)膜表面呈多孔狀，而且CuO/海泡石

4、在凝膠聚合物電解質(zhì)中實現(xiàn)了良好分散。隨著CuO/海泡石含量增加，凝膠聚合物電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率增高，熱穩(wěn)定性也明顯提高。
　　采用沉淀法制備NiO/海泡石，再用硅烷偶聯(lián)劑KH-550修飾NiO/海泡石，得到有機(jī)NiO/海泡石，以有機(jī)NiO/海泡石作為改性劑，經(jīng)溶液澆注法得到不同含量有機(jī)NiO/海泡石改性PMMA/PEG-2000聚合物電解質(zhì)，浸潤在含35％離子液體BMIPF6的有機(jī)電解液(DMC+EC)得到凝膠聚合物電解質(zhì)膜。測定了凝

5、膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定窗口，并對其進(jìn)行了X-射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、熱分析，結(jié)果表明有機(jī)NiO/海泡石均勻分散在聚合物基體中，其室溫最高離子電導(dǎo)率為4.76×10-3S/cm，電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到3.6V。
　　利用聚吡咯、聚吡咯/坡縷石和Li-聚吡咯/坡縷石與PMMA/PEG-2000通過溶液共混法制備“離子-電子”混合聚合物電解質(zhì)膜，浸潤在含35％離子液體BMIPF6的有機(jī)電解液(DMC+EC)得到凝膠聚合