多孔状聚合物固体电解质膜的制备与性能_杨书廷

多孔材料的制备和性能调控多孔材料拥有独特的结构和性能，广泛应用于催化剂、吸附材料、传感器等领域。

然而，多孔材料的制备和性能调控一直是科学家们关注和研究的热点。

本文将从多孔材料的制备方法、性能调控策略以及应用前景等方面进行论述。

一、多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法多种多样，其中常见的包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、模板法和燃烧法等。

溶胶-凝胶法是一种常用的多孔材料制备方法。

通过将溶胶物质在溶剂中溶解形成溶胶，再通过凝胶化反应使之形成凝胶，最后通过干燥和煅烧等步骤得到多孔材料。

该方法成本低、操作简便，适用于制备种类多样的多孔材料。

共沉淀法是利用化学反应在溶液中共沉淀出多孔材料的方法。

通过合适的溶剂和沉淀剂，可以控制沉淀速度和颗粒大小，从而调控多孔材料的孔径和孔隙结构。

这种方法制备的多孔材料通常具有较好的孔隙结构和稳定性。

模板法是一种通过有机或无机模板来制备多孔材料的方法。

通过将溶胶物质浸渍到模板材料中，然后通过煅烧或溶解模板材料得到多孔材料。

模板法可以制备孔径较小、孔隙结构有序的多孔材料，适用于制备纳米级孔径的材料。

燃烧法是一种通过燃烧反应来制备多孔材料的方法。

通常将可燃性物质与原料混合，通过燃烧反应形成多孔材料。

燃烧法制备的多孔材料具有较大的比表面积和良好的热稳定性，常用于催化剂和吸附材料的制备。

二、多孔材料的性能调控策略多孔材料的性能可以通过调控其孔径、孔隙结构和比表面积等方面来实现。

一种常用的性能调控策略是材料合成过程中的添加剂控制。

通过添加表面活性剂、聚合剂或酸碱调节剂等，可以调控多孔材料的孔径大小、孔隙结构和孔道分布等。

另一种常用的性能调控策略是后处理方法。

在多孔材料制备完成后，通过煅烧、酸碱处理、氧化还原等方法，可以进一步调控多孔材料的结构和性能。

比如，通过煅烧可以提高多孔材料的热稳定性和孔道连通性；通过酸碱处理可以调节多孔材料的酸碱性质；通过氧化还原反应可以改变多孔材料的电导性能等。

此外，多孔材料的性能还可以通过复合材料的制备来实现。

《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》摘要：本文旨在研究石榴石型固态电解质LLZTO的制备工艺及其改性方法。

通过优化制备条件，提高LLZTO的电化学性能，为固态电池的研发与应用提供理论依据和实验支持。

一、引言随着人们对清洁能源和可持续能源的需求日益增长，固态电池因其高能量密度、长循环寿命和安全性能而备受关注。

石榴石型固态电解质LLZTO因其优异的离子电导率和热稳定性在固态电池中具有广泛应用前景。

然而，LLZTO的制备工艺及其性能仍有待进一步研究和优化。

二、文献综述目前，国内外对LLZTO的研究主要集中在制备工艺、性能表征以及改性等方面。

在制备方面，主要有固相法、溶液法和溶胶-凝胶法等。

其中，固相法具有操作简便、成本低廉等优点，但存在反应时间长、产物不均匀等问题。

溶液法和溶胶-凝胶法则能更好地控制产物的形貌和结构，但成本较高。

在性能表征方面，主要关注LLZTO的离子电导率、热稳定性和机械性能等。

在改性方面，研究者们尝试通过掺杂、复合等方法提高LLZTO的性能。

三、制备工艺研究本实验采用溶胶-凝胶法制备LLZTO。

具体步骤如下：首先将锂盐、锆盐和其他原料按比例溶解在有机溶剂中，形成均匀的溶液；然后通过热处理使溶液形成凝胶；最后经过高温烧结得到LLZTO固态电解质。

在实验过程中，我们探讨了不同原料配比、热处理温度和时间等因素对LLZTO性能的影响。

四、性能表征及结果分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等手段对制备的LLZTO进行性能表征。

结果表明，通过优化原料配比和热处理条件，可以显著提高LLZTO的结晶度和离子电导率。

此外，我们还发现掺杂其他元素可以有效改善LLZTO的热稳定性和机械性能。

五、改性方法研究针对LLZTO的性能特点，我们尝试了以下几种改性方法：1. 掺杂改性：通过掺杂其他元素（如铝、钇等），提高LLZTO的离子电导率和热稳定性。

2. 复合改性：将LLZTO与其他材料（如氧化物、硫化物等）进行复合，以提高其机械性能和电化学稳定性。

多孔材料的制备与性能研究近年来，多孔材料在材料科学领域备受关注。

多孔材料具有独特的结构和性能，被广泛应用于催化剂、吸附剂、能源存储等领域。

本文将探讨多孔材料的制备方法以及其性能研究。

一、多孔材料的制备方法1. 模板法模板法是一种常见的多孔材料制备方法。

该方法通过选择适当的模板，将材料在模板中进行沉积或溶胶凝胶法制备。

常见的模板包括硬模板和软模板。

硬模板通常是一种具有孔洞结构的材料，如聚苯乙烯微球。

软模板则是一种可溶于溶剂的高分子材料，如聚乙烯醇。

模板法制备的多孔材料具有良好的孔隙结构和尺寸可控性。

2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的多孔材料制备方法。

该方法通过溶胶的凝胶化过程形成多孔材料。

溶胶是一种由固体颗粒悬浮在液体中形成的胶体体系。

凝胶是指溶胶中的颗粒聚集形成的三维网络结构。

溶胶凝胶法制备的多孔材料具有高比表面积和孔隙率，适用于吸附剂和催化剂的制备。

3. 气相沉积法气相沉积法是一种常用的多孔材料制备方法。

该方法通过将气体或蒸汽在高温下反应沉积在基底上形成多孔材料。

常见的气相沉积法包括化学气相沉积和物理气相沉积。

化学气相沉积是指通过化学反应在基底上形成材料，物理气相沉积则是指通过物理过程在基底上形成材料。

气相沉积法制备的多孔材料具有较高的结晶度和孔隙度。

二、多孔材料的性能研究1. 孔隙结构多孔材料的孔隙结构是其性能的重要指标之一。

孔隙结构包括孔径、孔隙度和孔隙分布等。

孔径是指孔洞的大小，孔隙度是指孔隙所占的体积比例。

孔隙分布则是指孔洞在材料中的分布情况。

研究多孔材料的孔隙结构可以通过吸附-脱附等方法进行。

2. 比表面积多孔材料的比表面积是指单位质量或单位体积的材料表面积。

比表面积越大，材料的吸附性能和催化性能越好。

比表面积可以通过氮气吸附法、比表面积分析仪等方法进行测定。

3. 吸附性能多孔材料的吸附性能是指其对气体或溶液中物质的吸附能力。

吸附性能的研究可以通过吸附等温线、吸附动力学等方法进行。

《固体电解质材料》课程教学大纲课程代码：ABCL0534课程中文名称:固体电解质材料课程英文名称：Solid electrolyte课程性质：专业选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件本课程的前导课程：固体物理，电化学原理一、课程简介本课程为新能源材料与器件专业选修课，主要介绍了固体电解质的理论;宏观证据液体的性质;结构模型；动力学模型；晶体结构和快速的离子导电性；间质性运动在体心立方结构；和材料与萤石和反萤石结构。

的超离子导体的衍射研究都包括在内。

以离子导电性的缺陷和障碍，重要意义进行了讨论。

描述了传输机制和晶格缺陷。

扩散和离子电导率方程的研究呈现。

二、教学基本内容和要求本课程主要包括固体电解质的定义及分类、基本物理过程及现象。

结构模型;动力学模型;晶体结构和快速的离子导电性;间质性运动在体心立方结构;和材料与萤石和反萤石结构。

固体电解质问题的计算机模拟、电池、超导、燃料电池、介电陶瓷领域的应用，了解固体电解质的制备、表征、测量、分析的基本方法。

通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。

第一章、晶体结构课程教学内容：晶体的宏观特征、晶体的微观结构、晶向和晶面、晶体的宏观对称性、倒易点阵、晶体衍射简介，准晶，布里渊区。

第二章、晶体的结合课程教学内容：离子键和离子晶体、共价键和共价晶体、金属键和金属晶体、分子晶体、氢键晶体和混合型晶体、晶体结合的普遍特性第三章、晶格振动课程教学内容：一维布喇菲晶格、一维双原子链、能量量子化与声子、晶体的热学性质、非谐效应第四章晶体缺陷课程教学内容：晶体缺陷的分类、点缺陷、晶体中的扩散、离子晶体的点缺陷及导电性、位错、面缺陷及其它缺陷、合金与相图第五章、金属自由电子论。

固体聚合物电解质制备及其性能研究综述2.1 锂离子电池概况锂离子电池同镍镉电池、镍氢电池等可充电电池相比，具有绿色环保、循环寿命长、无记忆效应等诸多不可替代的优势，一经推出就迅速占领二次化学电源市场，并广泛应用于智能手机、笔记本电脑、游戏机、数码相机、掌上电脑等现代电子产品中[18]。

虽然锂离子电池作为清洁储能和高效能量转化装置的杰出代表，但目前开发的锂离子电池仍然不能满足诸如电动汽车、储能电站、航空航天等大型功率或能量型器件的要求，在这些领域锂离子电池还面临着巨大的挑战。

因为储能型、动力型锂离子电池需具有更高的安全性，更大的功率密度与能量密度和长循环寿命等特点[19]。

因此，如何开发具有安全性能好、能量密度大、循环寿命长等优点的锂离子电池产品成为每个研究者追求的目标。

2.1.1 锂离子电池的组成结构图2.1 不同形状和组成的锂离子电池结构示意图。

（a）圆柱形锂离子电池;（b）纽扣式锂离子电池;（c）方形锂离子电池;（d）聚合物锂离子电池[20] Figure 2.1 Schematic drawing showing the shape and components of various Li-ion battery configurations. (a) Cylindrical; (b) coin; (c) prismatic and (d) thin and flat[20]目前常见锂离子电池的类型和结构如图2.1所示，主要包括圆柱形、纽扣式、方形以及不含电解液的聚合物锂离子电池。

各种类型锂离子电池的核心部件主要由正极、负极、电解液/聚合物电解质、隔膜（聚合物锂离子电池不含）、垫片和电池壳等构成。

其中，正、负极均是将电极材料涂覆在金属箔集流体上制备而成，正极集流体通常使用铝箔，负极集流体通常使用铜箔，目前商用隔膜主要是微米级厚度的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），起到隔开电池正、负极的作用，防止电池短路[21,22]。

第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：锂离子电池聚合物电解质的制备及性能研究类别：锂离子电池聚合物电解质的制备及性能研究摘要以DCP为交联剂,对聚碳酸亚丙酯马来酸酐（PPCMA）进行交联反应，得到PPCMA聚合物电解质干膜，再浸渍电解液进行活化，制备了性能优良的PPCMA凝胶聚合物电解质。

研究发现随着交联剂DCP用量的增多，PPCMA聚合物电解质的玻璃化转变温度升高，热稳定性增强，吸液率和溶胀率降低，离子电导率先增加后减小，其中DCP用量为1.2%时，离子电导率达到最大值（（8.43×10-3 S·cm-1（室温）、1.42×10-2 S·cm-1（50℃））。

Li/PPCMA GPE/ LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2聚合物锂离子电池的首次放电比容量为115.3 mAh/g。

锂离子电池聚合物电解质主要分为全固态聚合物电解质[1,2]、凝胶聚合物电解质[3]和纳米复合聚合物电解质[4]。

用于聚合物锂离子电池的聚合物主要有如下几种类型[5-7]：聚醚系(主要为PEO)、PAN系、PMMA系、PVDF系、聚偏氯乙烯(PVC)和其他类型。

凝胶聚合物电解质（GPE）的机械性能差，随外压力的增加发生变形率大。

为了克服GPE的这些致命缺点和提高凝胶聚合物的力学性能及导电能力，目前通常采用共混、共聚、交联、嫁接[8,9]等方法拿来制备凝胶聚合物电解质。

本文将对PPC基体材料进行交联改性，制备凝胶聚合物电解质，并研究交联剂的用量对交联PPCMA聚合物电解质膜的性能的影响，以期筛选出性能优良的新型交联PPCMA凝胶聚合物电解质。

1 实验1.1 PPCMA聚合物电解质的制备取不同用量的交联剂过氧化二异丙苯（DCP）和一定量的PPCMA，使其溶解于丙酮中，形成一种半透明的胶乳状溶液，在室温下自然蒸发溶剂，得到PPCMA聚合物薄膜，把所得薄膜在真空干燥箱里在25℃的温度下干燥12小时，再调高温度到60℃干燥24小时，在热压机上170℃下进行热压成膜，得到不同用量DCP的交联PPCMA干膜。

PVDF为基的聚合物固态电解质离子导电膜的结构与性能研究杨书廷;陈红军;贾俊华;尹艳红
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2002(033)002
【摘要】制备了聚偏氟乙烯(PVDF)-锂盐-增塑剂聚合物固态电解质,并测定了该类电解质的电导率,结果表明:以聚偏氟乙烯为基的凝胶电解质的室温电导率超过了10-3S@cm-1,电导率与温度的关系服从VTF方程.并对该电解质进行了红外、扫描电镜、X衍射分析,发现了一个新相,并证实了在聚偏氟乙烯、锂盐、增塑剂三者之间共存的相互作用规律.
【总页数】3页(P185-187)
【作者】杨书廷;陈红军;贾俊华;尹艳红
【作者单位】河南师范大学化学与环境科学学院,河南,新乡,453002;河南师范大学化学与环境科学学院,河南,新乡,453002;河南师范大学化学与环境科学学院,河南,新乡,453002;河南师范大学化学与环境科学学院,河南,新乡,453002
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.P2O5填充的PVDF复合聚合物导电膜的研制与性能研究 [J], 郭贵宝;周芬;安胜利
2.PVDF/PEG锂盐导电聚合物多孔膜的制备及导电性能研究 [J], 牛莉;张新建;段贤
勇
3.PVDF膜表面自由基引发接枝两性离子聚合物的研究 [J], 李建华;李弥滋;张其清;许小平
4.PVDF-HFP型凝胶聚合物固体电解质的结构与离子导电性能 [J], 田志颖
5.两性离子聚合物功能化改性PVDF膜及其性能研究 [J], 周晓吉;孙一卓;刘天澍;程莹;白仁碧
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚合物电解质薄膜的制备及其性能研究聚合物电解质薄膜（PPEs）是一种特殊的薄膜材料，它可以被广泛应用于柔性电子器件、锂电池等领域。

与传统的电解质相比，PPEs 具有比较好的热稳定性和加工性能，可以满足现代电子技术的要求。

制备聚合物电解质薄膜主要有以下几种方法。

1. 溶液浸渍法溶液浸渍法是一种比较简单的 PPEs 制备方法。

首先，将聚合物基体浸泡在含有电解质的有机溶剂中，电解质分子将渗透到聚合物链中，形成一种固体薄膜。

最后，将溶剂蒸发掉，留下一个具有一定厚度的电解质薄膜。

2. 离子交换膜法离子交换膜法包括阳离子交换膜法和阴离子交换膜法。

这种方法的制备过程是将聚合物基体中的氢离子用外源离子或水解离子替代，形成一种具有空穴或负离子的聚合物体系。

3. 共混法共混法是将聚合物基体与电解质共混。

在组成相差异较大的情况下，电解质通过所溶于的聚合物中途与电解质相交互作用，从而形成稳定的电解质薄膜。

在以上制备方法中，溶液浸渍法是一种相对简单的方法，但相当于将电解质分子强制进入聚合物基质，造成一种强烈的质量分数梯度，并且这种方法所得到的电解质薄膜的理化性质往往不稳定。

而离子交换膜法和共混法则可以增加电解质在聚合物基质中的分散度和稳定性。

除了制备方法外，PPEs 的性能研究也是当前电子材料研究的热点之一。

一、离子传导性能由于电解质是 PPEs 最主要的材料组成部分，故其离子传导性能是评价其性能优劣的一个重要指标。

利用电化学阻抗谱（EIS）等方法可以测定PPEs 的电导率、离子迁移率、温度效应等。

二、机械性能作为一种材料，PPEs 的机械性能也是重要的考察指标之一。

膜材料的抗张强度、屈服强度、伸长率等参数可以通过拉伸测试等手段来进行评估。

同时，薄膜的稳定性、耐腐蚀性等性能也需要进行考察。

三、热稳定性PPEs 材料的热稳定性对于其在锂电池等高温环境下的应用有着至关重要的影响。

聚合物材料的热分解温度、热失重速率等参数可以通过热分析手段进行测试。

llzto固态电解质的制备随着电动汽车和可再生能源的广泛应用，对高效、稳定、安全的固态电解质材料的需求越来越高。

固态电解质材料具有较高的离子传导性能、较低的电阻率、优异的化学稳定性和热稳定性等优点，在能量密度、安全性等方面较传统流体电解质有明显的优势。

因此，研究制备新型高性能固态电解质材料已成为当前材料科学领域的热点问题之一。

近年来出现了许多种用于固态电解质的材料，其中最具代表性的是固态聚合物电解质、氧化物玻璃电解质等。

目前各种固态电解质材料原理的策略主要包括两种：一种是基于聚合物、小分子物质或有机/无机杂化物的电解质材料；另一种是基于氧化物玻璃、金属氧化物或磷酸盐等无机固体电解质。

下面将重点介绍这两种电解质材料的制备方法。

1、聚合物电解质的制备方法(1)应用交联聚合技术：一种广泛使用的制备方法是利用聚合体的交联技术来制备聚合物电解质。

该方法的原理是通过交联剂促使聚合物中的单体分子以其末端上的官能基与交联剂发生反应，从而形成高分子交联网。

这种聚合物具有网络结构，能够提高电解液的粘度和阳离子传导能力。

(2)应用复合材料技术：一种现代化的制备方法是利用聚合物的复合材料技术。

该方法的基本原理是将聚合物与某些纳米材料混合，形成新型的复合材料。

聚合物与纳米颗粒的相互作用使得组合物本身具有优异的离子输运性能。

此法通过不同的复合技术和材料选择，可以将聚合物的导电性和稳定性加以改善，从而得到更优异的电解质材料。

2、氧化物玻璃电解质的制备方法(1)熔融法：一种通用的制备方法是利用熔融法来制备氧化物玻璃电解质。

该方法是通过将氧化物原料放入钢制容器中，然后在高温下将它们熔化并混合。

随后将熔体冷却到玻璃结构，得到固态电解质材料。

(2)溶胶-凝胶法：一种高效的制备方法是利用溶胶-凝胶法来制备氧化物玻璃电解质。

在此技术中，将金属离子和有机化学物混合，形成透明的溶胶，然后对溶胶进行加热处理和凝胶化处理，最后得到固态氧化物玻璃电解质材料。