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Li_（1+X）Al_XTi_（2-X）（PO_4）_3的制备及其复合PEO聚合物电解质的研究

作　者: 户赫龙
导　师: 贾晓林
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 聚氧化乙烯 快离子导体 溶胶-凝胶法 微波热处理 聚合物电解质
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


复合聚合物电解质具有易于加工、可大面积成膜、可塑性强等优点,在锂离子电池中具有广泛的应用前景。聚氧化乙烯（PEO）是复合聚合物电解质最重要的基体,向基体中添加Li1+xAlxTi2-x（PO4）3（X=0.2-0.5）可以增加导电锂离子,降低聚合物结晶度,提高离子电导率。本文以微波法制备的Li1+xAlxTi2-x（PO4）3纳米粉体为填料,采用溶液浇注法制备了PEO/LiClO4/Li1+xAlxTi2-x（PO4）3电解质,通过IR、XRD、SEM、EI等测试手段研究了聚合物电解质的结构、结晶性能、表面形态和电导率。采用溶胶-凝胶法制备Li1+xAlxTi2-x（PO4）3前躯体,分别采用微波加热法和常规加热法热处理后得到Li1+xAlxTi2-x（PO4）3纳米粉体,研究了pH值对Li1+xAlxTi2-x（PO4）3粉体粒度的影响,比较了不同热处理方式、铝含量对Li1+xAlxTi2-x（PO4）3的合成条件以及电导率的影响。结果表明:当pH=3.8时凝胶最为稳定,合成的粉体的粒度最小;微波法较常规法能够有效地降低热处理的温度、缩短保温时间,合成粉体一次粒径更小,分布更均匀,比表面积更大（＞400m2/g）;Li1+xAlxTi2-x（PO4）3的离子电导率随着铝含量的增加先增大后减小,当X=0.3时,即Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3具有最佳的离子电导率,σ=2.28×10-5S/cm,以纳米Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3为填料,制备PEO/LiClO4/Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3电解质。研究不同分子量和不同填料量对聚合物电解质导电性能的影响。结果表明:PEO分子量越小,越有利于导电性能的提高,当分子量为300000时,电导率最大,σ=2.44×10-5S/cm;聚合物电解质膜的电导率随着Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3填料的增加而先增加后减小,当n(LiClO4:nLiI+AlxTi2-x（PO4）3=7:3,电导率最大,σ=3.39×10-5S/cm。用KH550对纳米Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3粉体进行表面改性,并填充到PEO基体中制备聚合物电解质,研究了改性对Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3结构、分散性,以及对聚合物电解质结构、导电性能的影响。结果表明:KH550已经成功地接枝到Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3粉体表面,使粉体在有机溶剂中的分散性得到提高,改性后的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3在聚合物膜中分散更为均匀,所得的聚合物膜的电导率更高,σ=3.81×10-5S/cm。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
引言  8-10
1 文献综述  10-23
  1.1 聚合物电解质的概述  10-13
    1.1.1 凝胶聚合物电解质  10
    1.1.2 固态聚合物电解质  10-13
  1.2 PEO基聚合物电解质  13-15
    1.2.1 PEO基聚合物电解质的概述  13-14
    1.2.2 PEO基聚合物电解质的改性  14-15
  1.3 快离子导体  15-19
    1.3.1 概述  15
    1.3.2 主要的几种快离子导体  15-19
  1.4 快离子导体的表面改性  19-20
  1.5 课题的提出和研究内容  20-23
    1.5.1 课题的提出  20-22
    1.5.2 研究内容  22-23
2 快离子导体LIi+xALxTl2-x(P04)3的制备  23-43
  2.1 引言  23-24
  2.2 实验  24-27
    2.2.1 原料  24
    2.2.2 实验仪器  24
    2.2.3 样品制备  24-25
    2.2.4 测试方法  25-27
  2.3 结果与讨论  27-41
    2.3.1 pH值对粒度的影响  27-29
    2.3.2 Li_(1+x)、Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的制备及影响因素分析  29-34
    2.3.3 Li_(1+x)、Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的结构特征及粒度分析  34-40
    2.3.4 Al含量对Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3电导率的影响  40-41
  2.4 小结  41-43
3 PEO分子量及LI_(1.3)AL_(0.3)TI_(1.7)(PO_4)_3掺量对聚合物电解质膜导电性能的影响  43-53
  3.1 引言  43-44
  3.2 实验  44-45
    3.2.1 原料  44
    3.2.2 实验仪器  44
    3.2.3 聚合物电解质膜的制备  44-45
    3.2.4 测试方法  45
  3.3 结果与讨论  45-52
    3.3.1 聚合物基体分子量的影响  45-48
    3.3.3 Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3掺量对电解质膜性能的影响  48-52
  3.4 小结  52-53
4 LI_(1.3)AL_(0.3)TI_(1.7)(PO_4)_3的表面改性及其对PEO基复合电解质的影响  53-63
  4.1 引言  53
  4.2 实验  53-55
    4.2.1 原料  53-54
    4.2.2 实验仪器  54
    4.2.3 实验过程  54
    4.2.4 性能表征方法  54-55
  4.3 结果与讨论  55-61
    4.3.1 改性后粉体的表征与分析  55-59
    4.3.2 聚合物电解质膜的表征与分析  59-61
  4.4 小结  61-63
结论  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
硕士期间发表论文  70

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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