聚合物电解质膜的制备与性能研究

0引言在全面建设小康社会的进程中，能源必不可少。

目前，化石能源面临危机并且给环境带来了严重的危害。

新型的可替代能源以及高效储能系统获得了越来越多的关注[1]。

由于太阳能、风能和水能这些绿色新能源都难以存储，因此，储能装置在现代生产生活中尤为重要。

其中，在商业化的便携式电化学储能装置中，锂离子电池的运用最为普遍[2]。

锂电池由正极、隔膜、负极、电解液和电池外壳组成，因其电压高、比能量大，目前广泛应用于手机、笔记本电脑中。

传统的锂离子电池普遍使用有机液态电解质，虽然其具有相对较低的离子电阻，但是使用液态电解质有很多缺陷，比如存在安全隐患（电解质泄露易燃易爆），有效使用寿命短，价格昂贵，能量密度低等。

将固态电解质与液态电解质比较后发现，固态电解质比液态电解质更稳定、安全、可靠[3]。

如今，固态电解质锂离子电池的理论能量密度为350～400W·h/kg ，但实际的能量密度仅为100～220W·h/kg ，难以满足先进储能和动力应用对能量密度不断增长的需求[4]。

聚合物基质聚偏氟乙烯（PVDF ）具有出色的物理性能和电化学稳定性。

活性无机电解质填料Li 1+x Al x Ti 2−x (PO 4)3（LATP ）的离子电导率比较高、电化学窗口相对宽，其具有目前已知最高的理论离子电导率3×10-3S/cm [5]，但其存在界面问题，导致电极材料的界面电阻增加。

石榴石型立方相Li 7La 3Zr 2O 12（LLZO ）的电化学稳定性较好，热稳定性和宽的电化学窗口得到了广大学者的关注[6]。

室温下LLZO 离子电导率可达10-3S/cm [7]，但其立方相结构不稳定[8]，所以通过掺杂Ta 对其改性。

Buschmann 等[9]研究发现，Li 6.4La 3Zr 1.4Ta 0.6O 12陶瓷-聚合物复合固态电解质膜的制备与性能研究黄东雪，李锁，姜兴涛，宁玉娟，张宇，伍澎贵，梁兴华*(广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545616）摘要：NASICON 型快离子导体Li 1+x Al x Ti 2−x (PO 4)3（LATP）具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口及良好的水和空气稳定性，但其界面接触性能差。

第48卷第6期2011年11月真空VACUUMVol.48,No.6Nov.2011收稿日期：2011-09-03作者简介：肖云军（1988-），男，湖南省永州市宁远县人，硕士生。

通讯作者：朱小红，教授。

*基金项目：教育部博士点新教师基金（No.20100181120021）、四川省杰出青年学术技术带头人培育计划（No.2011JQ0021）。

BaTiO 3填充PEO 基复合聚合物电解质厚膜的制备与性能研究肖云军，朱小红，张凯鑫，徐云辉，张强，朱建国（四川大学材料科学与工程学院,四川成都610064）摘要：采用溶液铸膜法制备PEO 基复合聚合物电解质（CPE ）厚膜，利用XRD 、SEM 、DSC 、FTIR 分析等多种结构测量技术对CPE 的性能进行了表征和分析。

本文研究的是在(PEO)6:NaPO 3基导电聚合物电解质中加入质量分数为3~10wt%BaTiO 3填料，从而分析性能的变化。

(PEO)6:NaPO 3在加入填料后玻璃化转变温度（T g ）出现上升，熔融温度（T m ）降低，CPE 结晶度降低，表明填料钛酸钡影响了聚合物链的排列，导致其结晶度降低。

研究还发现，在(PEO)6:NaPO 3的基础上加入了填料钛酸钡，CPE 的致密度明显提高，气孔和裂缝都显著减少。

导电性研究结果表明含3wt%BaTiO 3的CPE 拥有最高的离子电导率（σ=2.99×10-6Scm -1），与纯的(PEO)6:NaPO 3相比，加入适量BaTiO 3填料的CPE 的离子电导率能够增加一个数量级，这可能是因为加入适量低浓度的BaTiO 3填料粒子，填料与聚合物发生刘易斯酸碱相互作用引起载流子浓度增加。

关键词：超级电容器；固体聚合物电解质；离子电导率；聚氧化乙烯；钛酸钡中图分类号:O484文献标识码:A文章编号：1002-0322（2011）06-0010-05Preparation and properties of PEO-based composite polymer electrolyte thickfilms dispersed with BaTiO 3XIAO Yun-jun,ZHU Xiao-hong,ZHANG Kai-xin,XU Yun-hui,ZHANG Qiang,ZHU Jian-guo （School of Materials Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China ）Abstract:The PEO-based composite polymer electrolyte(CPE)thick films were prepared by a solution-casting method and multiplestructural instruments were used to carry out characterizations,such as XRD,SEM,DSC,FTIR.In this work,we added BaTiO 3in (PEO)6:NaPO 3as filler,where the weight percent of BaTiO 3ranges from 3%to 10%.After dispersing with BaTiO 3,the polymer shows an increase in the glass transition temperature (T g ),a decrease in the melting temperature of crystalline phase (T m ),and a decrease in the degree of crystallinity.The BaTiO 3filler causes disruption of the ordered arrangement of polymer chains,thereby leads to an increase in the amorphous phase of the polymer.With the addition of BaTiO 3,the CPE densification is improved,and porosity and cracks are reduced significantly.Moreover,the results show that the CPE containing 3wt%BaTiO 3has the highest ionic conductivity(σ=2.99×10-6Scm -1).As compared with pure (PEO)6:NaPO 3,the ionic conductivity of CPE with proper level of BaTiO 3filler is increased by an order of magnitude.The enhancement in the ionic conductivity is probably due to the increased carrier concentration,which is induced by the preferable interaction between the BaTiO 3filler and the basic ether oxygen of the polymer.Key words:supercapacitor;composite polymer electrolyte;ionic conductivity;PEO;BaTiO 3作为便携式固态电化学应用装置的重要组成部分，超级电容器中固体聚合物电解质（SPE ）已引起世界各国的广泛关注。

聚合物电解质的制备及其性能优化随着能源领域的不断发展，电池技术也在不断进步。

其中，聚合物电解质作为一种新型电解质材料，在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等领域得到了广泛应用。

然而，聚合物电解质在制备过程中仍存在热塑性差、离子导电率低等问题，因此如何优化聚合物电解质的性能成为当前研究的热点之一。

一、聚合物电解质的制备方法聚合物电解质的制备方法主要有溶液共聚法、原位聚合法和交联法。

其中，溶液共聚法适用于制备聚合物电解质膜。

例如，将环氧乙烷（EO）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酰胺（AM）等单体与锂盐共混，加入紫外光引发剂，置于光照下进行聚合反应。

而原位聚合法则适用于制备聚合物电解质液体。

例如，先将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等单体与锂盐混合，在氧化锌上加热进行自由基聚合反应。

交联法更适用于制备高性能固态聚合物电解质。

例如，将单体与锂盐共混，置于特定条件下反应，使其形成网络结构，从而提高电解质的机械强度和离子导电率。

二、聚合物电解质的性能与优化（一）热塑性问题聚合物电解质的热塑性差，容易受到温度的影响。

在高温下，聚合物电解质易熔化变形，导致电解质膜失去机械强度，严重影响电池的安全性和耐久性。

因此，如何提高聚合物电解质的热稳定性成为当前研究的重点。

目前，提高聚合物电解质热稳定性的方法主要有以下几种：1.选择稳定性更好的锂盐某些锂盐对聚合物电解质的热稳定性具有重要影响。

例如，硼酸丙酯锂和硼酸苯乙酯锂对聚合物电解质的热稳定性更好，可减缓电解质材料的老化和降解。

2.添加热稳定剂添加热稳定剂是提高聚合物电解质热稳定性的一种常用方法。

例如，磷酸三丁酯可在高温下减缓聚合物电解质的老化速率，而有机硅化合物等也具有显著的热稳定性。

3.改变聚合物结构和耦合化学通过改变聚合物的结构和交联化学，可以有效提高聚合物电解质的热稳定性。

例如，将含有多个稳定性好的端基的聚合物与锂盐配制成电解质，能够显著减缓电解质的老化速率。

（二）离子导电率问题聚合物电解质的离子导电率是决定其电池性能的关键因素，因为电池的能量密度和功率密度主要受限于电解液离子传输速率。

全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究共3篇全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究1随着电动汽车及移动终端等市场的不断扩大，对于能量密度和安全性要求越来越高。

全固态锂电池因其具有高能量密度、低污染性、安全性高等优点，成为新的研究热点。

聚氨酯基固态聚合物电解质作为一种非晶态的聚合物电解质，在全固态电池中的应用越来越广泛，成为预测性能的非常有希望的选择。

本文主要研究全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能。

首先，本文对聚氨酯基固态聚合物电解质的基本概念进行了简要介绍，然后详细描述了制备电解质所需的原材料及其比例。

接下来，作者对聚氨酯基固态聚合物电解质的物化性质进行了测试。

实验中采用了压电频率响应法测试其电导率、交流阻抗法测试其内阻值和荧光共振能量转移法测试其锂离子迁移率。

结果表明，聚氨酯基固态聚合物电解质具有良好的电导率和锂离子迁移率，内阻值低，且有望替代传统有机液体电解质，大大提高锂电池的安全性。

最后，作者还对全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的电化学性能进行了测试。

通过循环伏安法和恒流充放电测试，研究了电解质对电池性能的影响。

实验中发现，该电解质可以有效减少电池内部电阻，提高电池的容量、循环性能和能量密度，可望成为新一代高性能全固态锂电池的重要组成部分。

结合所得结果，本文初步探索了聚氨酯基固态聚合物电解质在全固态锂电池中的应用前景。

然而，一些美中不足的问题，如聚氨酯基固态聚合物电解质在高温下的稳定性还需进一步研究。

因此，今后需要通过改进材料结构、制备方法等途径，进一步提高电解质的成品质量和稳定性，实现其在实际工业应用中的大规模生产和使用本研究初步探索了聚氨酯基固态聚合物电解质在全固态锂电池中的应用前景，结果表明该电解质具有良好的电导率、锂离子迁移率和内阻值，可以提高锂电池的安全性、容量、循环性能和能量密度。

但仍需进一步研究其在高温下的稳定性，并通过改进材料结构和制备方法提高成品质量和稳定性，以实现其在实际工业中的大规模应用全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究2全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究近年来，随着电动汽车和可穿戴设备等的广泛应用，锂离子电池作为其主要电源，已成为了当今电池市场中的主流产品。

实验一聚合物电解质的制备及电化学性能表征一. 实验目的1.学习溶液浇铸法制备聚合物电解质膜；2.掌握交流阻抗法测试聚合物膜的本体电阻，交流阻抗与计时电流法测钠离子迁移数，线性扫描或循环伏安法表征电解质膜的电化学窗口。

二. 实验内容1.电解质膜电导率实验中将固体电解质组装成SS/电解质膜/SS对称阻塞电池进行交流阻抗(EIS)测试。

根据公式(3.1)计算电解质膜的电导率。

其中σ为聚合物电解质膜的电导率，R为EIS测得的电解质膜的本体电阻，L为膜的厚度，S为电极面积。

σ(3.1)测试条件：振幅为10mV，频率为106Hz~10Hz，温度范围25~80℃，测试前将电池在测试温度下静置1h使电池稳定。

2.电解质膜钠离子迁移数将电解质组装成Na/电解质膜/Na对称非阻塞电池进行直流极化测试，直流极化电压为10mV，在直流极化测试前进行EIS测试，振幅为10mV，频率为106Hz~0.01Hz. 根据公式(3.2)计算电解质膜的钠离子迁移数。

其中R0和Rss分别为直流极化前后EIS测得的电解质膜与金属钠的界面阻抗，I0和Iss分别为初始电流和稳定电流值。

(3.2)3.电解质膜电化学窗口通过线性扫描伏安测试(LSV)和循环伏安测试(CV)来表征电解质的电化学窗口，在给定的电压范围内以一定的速率对电池的电压进行扫描，当电池在测试电压范围内发生氧化或还原反应时，可以观察到电路的显著变化，基于这些特征，LSV和CV可以用于评价电解质的电化学稳定性。

实验中使用不锈钢SS为工作电极，金属钠为对电极和参比电极，将聚合物电解质膜组装成SS/电解质膜/Na电池进行LSV或CV测试，扫描范围为-0.5~6V，扫描速度为5mV/s.三．实验步骤1. 将PEO与NaClO4按照摩尔比EO:Na=20的比例进行称量，加入无水乙腈(CAN)，加入一定量的介孔分子筛SBA-15和不同质量比的离子液体(0，20wt%，40wt%，60wt%，80wt%)，磁力搅拌24h至完全溶解，获得均匀溶液；2. 将溶液浇铸于聚四氟乙烯模具内，室温下干燥24h，使溶剂自然挥发，然后置于50℃烘箱内继续干燥48h使溶剂完全挥发，获得聚合物电解质，用打孔器将聚合物电解质裁成直径为19mm的圆片进行；3. 将电解质圆片、不锈钢圆片和2025纽扣电池壳组装成SS/电解质膜/SS对称阻塞电池、Na/电解质膜/Na对称非阻塞电池、SS/电解质膜/Na电池分别进行离子电导率、离子迁移数、电化学窗口等测试。

锂离子电池聚合物电解质的制备及性能研究
聚合物锂离子电池代表锂离子电池的最高水平，其中，提高聚合物锂离子电池性能的关键在于研制具有良好性能的聚合物电解质基体材料。

可降解的PPC 聚合物单元中有一羰基和少量醚键，与碳酸酯类电解液有很好的相互作用。

本文以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。

如图1，当DCP 用量为1.2%时，离子电导率达到最大值（（8.43×10-3 S ·cm-1（25℃）、1.42×10-2 S ·cm-1（50℃））。

Li/PPCMA GPE/ LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2聚合物锂离子电池在2.8-4.3V 、0.1C 下，25℃时的首次放电比容量为115.3 mAh/g 。

（见图2）
I o n i c c o n d u c t i v i t y /S m
-1
DCP/%
V o l t a g e / V
Capacity/ (mAh/g)
图1 DCP 用量对PPCMA 聚合 图2 Li/ PPCMA GPE/ LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2 物电解质离子电导率的影响（25℃） 聚合物锂离子电池的首次充放电曲线。

PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质的制备及其性能研究一、引言随着现代电子设备的快速发展，对高性能动力储能系统的需求不断增加。

锂离子电池作为一种绿色、高能量密度的储能设备，成为最有潜力的选项之一。

然而，传统的液态电解质在锂离子电池中存在容量衰减、安全性以及环境友好性等问题。

因此，研究开发稳定性较好、电导率高、且能满足锂离子电池设计要求的新型电解质材料是十分重要的。

二、PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质的制备方法PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质的制备方法可以分为两个步骤：第一步是合成PVDF-HFP基复合材料，第二步是将其转化为固态聚合物电解质。

1. 合成PVDF-HFP基复合材料PVDF-HFP基复合材料可以通过溶液共混法制备。

首先，在适当的有机溶剂中溶解聚合物，如聚偏氟乙烯（PVDF）和玻璃化温度较低的聚己内酯（HFP）。

然后，在搅拌加热的条件下将两种聚合物均匀混合，直到形成均一的溶液。

最后，将混合溶液进行薄膜铸膜，以得到PVDF-HFP基复合材料。

2. 制备固态聚合物电解质将制备好的PVDF-HFP基复合材料放置在真空干燥箱中进行干燥，以去除残余的有机溶剂。

然后，通过热压方法将干燥后的复合材料加热至玻璃化转变温度以上，并在适当的压力下持续加压一段时间。

最后，将复合材料冷却至室温，形成固态聚合物电解质。

三、PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质的性能研究尽管PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质在锂离子电池中的应用具有广阔的前景，然而对其性能进行深入研究是必要的。

1. 电导率电导率是衡量电解质导电能力的重要指标之一。

实验结果表明，PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质具有相对较高的电导率，能够满足锂离子电池的使用要求。

2. 热稳定性热稳定性指材料在高温条件下的稳定性。

PVDF-HFP基复合固态聚合物电解质在高温下能够保持较好的热稳定性，不易发生热分解。

3. 电化学稳定性电化学稳定性是指材料在锂离子电池的充放电循环中的稳定性。

山东化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY・44・2021年第50卷PEO基聚合物复合电解质的制备及性能研究梁文珂，王彦#，诸静，于俊荣，胡祖明(东华大学材料科学与工程学院东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海201620)摘要:将不同含量的单宁酸加入到聚环氧乙烷(PEO)和双三氟甲磺酰胺亚胺锂(LiCFSI)体系中，采用流延法来制备聚合物电解质膜’在氢键的作用下破坏PEO的结晶度来提高聚合物电解质的离子电导率°通过X射线衍射、差示扫描量热仪、热重分析仪、力学性能、表面形貌以及交流阻抗法等对聚合物电解质膜进行表征’结果表明，随着单宁酸(TA)含量的增加，结晶度下降，断裂伸长率提高，最高达到了675%,热力学性能也有很大的改善°室温下，当单宁酸含量为1%时,拉伸强度达到0固2MPg,离子电导率最大达到了3.4X10-5^^cm o 关键词：聚环氧乙烷;双三氟甲磺酰胺亚胺锂;氢键;聚合物电解质中图分类号:TQ151%0646.1文献标识码：A文章编号：1008-021X(2021)03-0044-03Sthdy on Preraration and Performancc of PEO-baseS Polymer Composite ElectrolyteLiang Wenke,Wang Yan*,Zhu Jing,Yu Junrong,Hu Zuming(State Key Laboratory for Modification of Chemical FiCers and Polymer Materials,Colleae of Materials Science and Engineering,Donghua University,Shanghai201620,China)Abstract:DiOerent contents of tannic acid were added to polyethylene oxide(PEO)and lithium bis(miUuowmethane )uooonamide)imide(LiTFSC))y)tem,and thepooymeeeoecteooytemembeanewa)peepaeed byca)tingmethod.Theionic conductieityoothepooymeeeoecteooytei impeoeed byde)teoyingthecey)ta o inityooPEO theough theaction oohydeogen bond).The polymer electrolyte membrane was characterized by X-ray dCfraction,d/ferential scanning ca/rimeter,thermog/vioemic anayaee,mechanicaHpeopeeties,sueoacemoephoogy,and ACimpedancemethod.Theeesu tsshowed thatwith theinceeaseoothe tannin content,theceystainitydeceeased,theeongation atbeeak inceeased,up to675%,and thetheemodynamicpeopeeties weeeasogeeatyimpeoeed.Ateoom tempeeatuee,when thetannicacid contentis1%,thetensiesteength eeaches0.22MPa, and the maxioum ionic conductivity reaches3.4x105S/cm.Key words:polyethylene oxiUe%lithium bisOiCuo/methane su/onamide ioide%hydrogen bond%polymer electrolyte锂离子电池作为储能装置的代表，因为其化学稳定性、循环寿命长和能量密度高等优势，比其他类型的电池如锌c电池、铅酸电池等有更广泛的应用［1］。

电解质薄膜的制备和性能电解质薄膜是一种重要的功能材料，具有许多应用领域，例如燃料电池、锂离子电池、电解电容、电分离等。

其主要功能是作为固态电解质，以离子导电的方式将电化学反应中的离子传递。

本文将从电解质薄膜的制备和性能两个方面，阐述其重要性和应用前景。

一、电解质薄膜的制备目前制备电解质薄膜的方法主要有三类：溶液浸渍、电化学沉积和物理气相沉积。

1. 溶液浸渍法该方法是将聚合物薄膜浸渍到电解液中，使其中的离子能够通过薄膜产生离子传导，从而实现离子交换的效果。

与其他方法相比，溶液浸渍法的制备工艺简单，适用于大规模制备。

但是，由于经过浸渍后聚合物薄膜含水量较高，电导率较低，并且在长期贮存或使用过程中会有水分的挥发导致电解质失效，因此需要进行严格的电解液干燥处理。

2. 电化学沉积法该方法是利用电化学反应通过电极将离子沉积在电极表面，最终形成电解质薄膜。

与溶液浸渍法制备的电解质薄膜相比，电化学沉积法制备的电解质薄膜具有低含水量、高电导率、高机械强度、细致均匀等优点。

但是，该方法仍需进行复杂的控制电位、控制时间等要求严格的工艺条件。

此外，在电解质薄膜离子选择性方面，电化学沉积法制备的电解质薄膜相对较差。

3. 物理气相沉积法该方法是利用汽相沉积、喷雾气溶胶沉积等技术将薄膜材料沉积在基底上制备电解质薄膜。

相对于溶液浸渍法和电化学沉积法，物理气相沉积法制备的电解质薄膜具有更高的结晶度、更低的电阻率、更好的化学稳定性和更高的机械强度等优点，可以用于制备高质量的电解质薄膜。

但是，物理气相沉积法需要采用高温制备或者采取复杂的控制工艺，且制备的电解质薄膜较脆弱，易发生断裂。

二、电解质薄膜的性能1. 离子传导性能电解质薄膜的主要作用是传递离子，因此其主要性能指标是离子传导性能。

可以通过测量阻抗等电化学测试方法来评价电解质膜的离子传导性能。

对于离子传导性能优异的电解质膜，其内部离子不能透过，但在外界作用下，电解质薄膜能够快速和准确地传递离子。

PVDF-HFP基聚合物电解质的制备与性能研究聚合物电解质是组成聚合物锂离子电池的关键材料,本文采用共混、半互穿网络、接枝共聚三种方法制备了改性聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)微孔聚合电解质,重点研究了它们的物理和电化学性能及其在电池中的表现。

这项工作对微孔聚合物电解质研发具有一定的指导和借鉴意义。

通过萃取法,将PVDF-HFP与完全腈乙化纤维素(DH-4-CN)共混制备微孔聚合物电解质。

DH-4-CN介电常数高(ε=31),利于电解液的吸附和锂盐的离解,并抑制PVDF-HFP结晶,从而提高共混电解质的电导率。

这种聚合物电解质拥有较宽的电化学稳定窗口(>4.8 V),同时,DH-4-CN 可提高本体电阻和界面电阻的稳定性。

研究发现:PVDF-HFP/DH-4-CN=14:1 (w/w)的共混聚合物电解质电导率在20oC时为4.36×10-3 S·cm-1,由其组装的扣式锂聚合物电池显示了良好的循环和倍率放电性能。

以聚乙烯亚胺(PEI)作为交联剂引发双环氧端基聚乙二醇开环交联,通过相转移法与PVDF-HFP制备半互穿网络聚合物电解质,此方法避免了以往制备交联体系引入杂质的问题。

采用X射线衍射、拉伸、比表面积分析、电子显微镜扫描、线性伏安扫描、交流阻抗、电池循环和倍率性能测试等方法,系统对比研究了不同配比半互穿网络电解质的物理性能和电化学性能。

研究结果表明:半互穿网络电解质兼具PVDF-HFP和聚乙二醇(PEG)的优点,与纯PVDF-HFP相比,半互穿网络电解质的保液能力、本体电阻稳定性、与锂金属界面电阻的稳定性得到提高。

PVDF-HFP/DIEPEG+PEI=60:40 (w/w)半互穿网络聚合物电解质的电导率在20oC时为2.30×10-3 S·cm-1,断裂强度和伸长率分别为8.9MPa、46.3%。

由其组装的扣式锂聚合物电池进行充放电循环测试,以正极活性物质钴酸锂(LiCoO2)计算,初始容量为120.4 mAh·g-1,50次循环后放电容量为119.1 mAh·g-1,呈现较好的循环性能。

聚合物电解质膜的制备及其在锂离子电池中的应用简介随着可再生能源和电动汽车的快速发展，锂离子电池的需求越来越大。

而电解质膜是锂离子电池中不可或缺的一个组成部分，其作用是隔离正负极，防止电子和离子的直接接触。

随着科技的进步，越来越多的研究者开始探索聚合物电解质膜的制备及其在锂离子电池中的应用。

锂离子电池与电解质膜锂离子电池是一种由锂离子在电解质中传输的充放电设备。

锂离子电池分为正极、负极和电解质三部分，其中电解质起到了隔离电极的作用，以防止电极的直接接触。

电解质膜最初使用的是无机电解质，如液态电解质和氧化物电解质，虽然有着较高的离子传导性和电化学稳定性，但是因为它们比较脆弱，容易出现溢电等问题，其应用范围受到了限制。

因此，聚合物电解质膜便应运而生。

聚合物电解质膜的制备聚合物电解质膜，是一种由高分子化合物制成的电解质材料。

其具有较好的耐化学腐蚀性、机械强度、热稳定性以及较强的离子传导性，使其成为电化学能源装置中的理想材料。

聚合物电解质的制备通常包括如下步骤：1. 开发一种合适的单体，如乙烯基取代的磺酸树脂单体。

2. 单体与引发剂在一定条件下进行自由基聚合，形成聚合物链，其分子量根据聚合时间和聚合反应条件的不同而不同。

3. 将聚合物膜进行处理，通过改变成膜条件以及结构设计等方法，来改变聚合物电解质膜的性质。

聚合物电解质膜的应用聚合物电解质材料的优良性能使其具有广泛的应用，尤其在锂离子电池中。

目前市面上绝大部分锂离子电池都采用了聚合物电解质，其不仅具有较好的离子传导性和机械强度，而且还有较好的热稳定性，使得锂离子电池在高温等恶劣环境下都具有较长的使用寿命。

此外，聚合物电解质的应用还推动了锂离子电池的进一步发展，包括高电压锂离子电池，高温锂离子电池等。

聚合物电解质膜在锂离子电池中的缺陷及改进聚合物电解质膜的应用虽然广泛，但是仍然存在一些问题。

其中包括电解质的不稳定性、渗漏问题以及退火条件的要求较高等。

因此，研究者们在努力改进聚合物电解质膜的同时，也在寻求其他解决方案。

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。

聚合物电解质薄膜的研究近年来，聚合物电解质薄膜的研究备受关注，因为它们具有许多优异的物理、化学和电学特性，被广泛应用于电化学器件、微电子学和生物医学领域。

聚合物电解质薄膜是一种具有良好离子导电性能的薄膜材料。

在电化学器件中，聚合物电解质薄膜可以作为离子通道，使得电化学反应能够顺畅进行。

聚合物电解质薄膜的特点是具有高的离子导电性能和优异的化学稳定性。

因此，它们被广泛应用于多种电化学器件中，如燃料电池、电解水等。

聚合物电解质薄膜的研究始于上世纪80年代末期。

当时，科学家们开始利用高分子化学的方法制备薄膜，通过调控聚合物结构和材料性质来改善聚合物电解质薄膜的性能。

在多年的努力下，科学家们已经开发出不少种类的聚合物电解质薄膜，并取得了许多重要成果。

聚合物电解质薄膜的优异性能源于其独特的结构。

它们一般由聚合物基体和离子交换基团两部分组成。

聚合物基体的主要功能是为聚合物电解质薄膜提供支撑和保护作用，而离子交换基团则通常由含有氨基、羧基和磺酸基等功能性单体组成。

这些离子交换基团能够吸附离子，形成离子水合物，并在聚合物基体中构成离子通道，从而实现离子传输。

此外，聚合物电解质薄膜中的离子交换基团也是影响其性能的重要因素之一。

为了改善聚合物电解质薄膜的性能，科学家们在构建离子交换基团时采用了多种策略。

一种常用的方法是改变基团的结构和类型。

例如，添加含氟离子交换基团的聚合物材料能够提高膜的热稳定性和耐化学性。

同时，含磺酸基离子交换基团的聚合物电解质薄膜则具有更高的离子导电性能和较好的化学稳定性。

此外，还有一种改善聚合物电解质薄膜性能的方法是改变聚合物基体的化学结构。

科学家们发现，改变聚合物基体的化学结构可以显著影响聚合物电解质薄膜的性能。

例如，通过改变多巴胺单体的结构和含量，可以调节聚合物电解质薄膜的形态结构和交联密度，从而影响其分子间作用力和离子传输性能。

除了上述方法外，科学家们还在聚合物电解质薄膜的构建过程中采用了许多其他技术，如高温热压、界面反应和自组装等。

固态聚合物电解质膜的制备
固态聚合物电解质膜是一种新型材料，具有良好的电导率和化学稳定性，在锂电池、燃料电池等领域有着广泛的应用前景。

本文将介绍固态聚合物电解质膜的制备方法及其特点。

固态聚合物电解质膜的制备主要包括两种方法：一种是溶液浇铸法，另一种是熔融浇铸法。

溶液浇铸法是将聚合物和溶剂混合后形成溶液，再将其浇铸到模具中进行干燥得到电解质膜。

这种方法简单易行，但需要使用有机溶剂，不利于环境保护。

熔融浇铸法是将聚合物在高温下熔化后浇铸成膜，这种方法不需要有机溶剂，对环境友好，但需要高温条件下进行。

固态聚合物电解质膜具有一定的特点。

首先，它具有良好的电导率，可以有效地传递离子。

其次，它具有较高的化学稳定性，可以在较高温度下长时间稳定工作。

此外，固态聚合物电解质膜还具有较好的机械性能，能够满足电池在使用过程中的要求。

固态聚合物电解质膜在锂电池、燃料电池等领域有着广泛的应用前景。

在锂电池中，传统的液态电解质存在着燃烧和爆炸的安全隐患，而固态聚合物电解质膜可以有效解决这一问题，提高了电池的安全性能。

在燃料电池中，固态聚合物电解质膜可以有效提高电池的工作温度范围，增加了电池的稳定性和耐用性。

总之，固态聚合物电解质膜是一种具有广阔应用前景的新型材料，其制备方法简单易行，具有良好的电导率和化学稳定性，并且对环境友好。

它在锂电池、燃料电池等领域有着广泛的应用前景，将为新能源领域的发展带来新的机遇和挑战。

新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究共3篇新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究1新型固态聚合物电解质的制备及其在锂电池中的应用研究随着人们对新能源的需求不断增加，锂离子电池作为一种高性能的电池正变得越来越重要。

目前，在锂离子电池中使用的电解液主要是有机溶剂，这种体系具有良好的导电性和电化学稳定性，但由于其易燃、易挥发等缺陷，存在一定的安全隐患。

因此，开发一种新型的，能够保证锂离子迁移，同时又具有良好的安全性的电解质是非常重要的。

固态聚合物电解质是一种新型电解质，具有高离子传导率、良好的机械性能和化学稳定性等优点，被认为是一种有潜力的锂离子电池电解质。

固态聚合物电解质是一种将离子导电聚合物嵌入高分子网络中的固态物质。

该电解质主要由聚合物基体和盐基固态电解质组成，其中聚合物基体为主要的支撑材料，可使电解质具有良好的力学性能和耐久性。

盐基固态电解质则是电解质的核心，它的电导率决定了电解质的性能。

目前，盐基固态电解质的种类较多，主要包括锂盐、钠盐、银盐等。

其中最常用的锂盐电解质包括LiTFSI、LiClO4、LiPF6等，并且随着技术的进步，新型盐基固态电解质不断涌现，如Li3PS4等。

制备固态聚合物电解质的方法主要包括熔融浸渍法、溶液浸渍法、界面聚合法等。

其中，熔融浸渍法是最为常用的方法之一，其主要过程为：首先将聚合物基体预先制备好，并加热至熔化状态；随后在高温下将盐基固态电解质浸渍到聚合物基体中，使其浸透至整个基体内部；最后对其进行冷却烘干，制备完成的样品即为固态聚合物电解质。

其他的方法则是根据不同的物质选用不同的制备方法，但基本流程是相似的。

值得一提的是，固态聚合物电解质的制备过程中需要控制其离子导电和机械强度的平衡，以达到最佳的电化学性能。

固态聚合物电解质具有重要的应用前景，可以应用于多种类型的锂离子电池中，如电动汽车、智能手机、笔记本电脑等。

此外，固态聚合物电解质还可以与非金属锂负极材料、硅负极材料、碳负极材料等配合使用，以实现更高的电化学性能。

AS树脂基聚合物电解质膜的制备和表征随着电动汽车和可再生能源的快速发展，高性能的电化学能源储存和转换设备成为研究的热点之一。

聚合物电解质膜在锂离子电池、燃料电池和超级电容器等能源领域有着广泛的应用。

本文将重点介绍AS树脂基聚合物电解质膜的制备和表征。

AS树脂（具体名称为Aromatic Sulphonated Polymers）是一种含芳香环结构的磺酸基聚合物，具有优异的热稳定性和机械性能。

因此，将AS树脂应用于电解质膜的制备，能够提高电池的安全性和循环寿命。

下面我们将介绍AS树脂基聚合物电解质膜的制备和表征的关键步骤。

首先，制备AS树脂基聚合物电解质膜的关键是合成AS树脂。

合成方法有多种，常见的是溶液聚合法。

该方法通过将苯砜等芳香磺酸化合物与含氯基的聚合物进行反应，从而引入磺酸基团。

反应过程中需要控制反应条件，如温度、溶剂选择和反应时间，以获得具有一定磺酸基含量的AS树脂。

接下来，将合成的AS树脂溶解在适当的介质中，形成聚合物电解质膜。

常用的介质包括N-甲基吡咯烷酮（NMP）和二甲基亚砜（DMSO）等。

在溶液中，AS树脂会形成聚集态，通过挥发溶剂或者浇铸法将AS树脂从溶液中分离出来并形成薄膜。

制备过程中需要注意控制溶剂的挥发速度，以确保薄膜的均匀性和质量。

制备好AS树脂基聚合物电解质膜后，需要对其进行表征。

常用的表征手段包括红外光谱（IR）、热失重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）等。

红外光谱可以检测AS树脂中磺酸基团的存在，从而确定其结构特点。

热失重分析可以确定电解质膜的热分解温度和热稳定性。

扫描电子显微镜可以观察电解质膜的表面形貌和薄膜的致密性。

另外，电化学性能测试也是评价AS树脂基聚合物电解质膜的重要手段之一。

常用的电化学性能测试方法包括电阻率测试、电化学稳定性测试和循环伏安测试等。

电阻率测试可以确定电解质膜的离子导电性能，为优化电池性能提供参考。

电化学稳定性测试可以评估电解质膜在电化学反应中的稳定性，为电池长期运行提供保障。

聚合物电解质膜的制备及其应用研究聚合物电解质膜是一种重要的新型电解质材料，广泛应用于锂离子电池、燃料电池、电化学传感器、超级电容器等领域。

本文将从聚合物电解质膜的制备方法、电化学性能和应用研究三个方面进行讨论。

一、聚合物电解质膜的制备方法聚合物电解质膜的制备方法主要包括溶液浸渍法、原位聚合法、相转移聚合法和复合法等。

其中，溶液浸渍法是最常用的制备方法之一。

该方法的具体步骤是将聚合物溶解在有机溶剂中，然后将导电盐和增塑剂加入其中，制成电解液。

接着，将电解液浸渍到初生膜或自制膜中，通过烘干或溶剂蒸发等方式将溶剂去除，从而得到聚合物电解质膜。

原位聚合法是一种将单体和导电盐混合后，通过聚合反应生成聚合物电解质膜的方法。

该方法可分为化学和物理两种形式。

化学原位聚合法是利用溴化物、碘化物或氧化物等作为氧化剂，加速单体聚合。

物理原位聚合法是利用光聚合、热聚合和离子化辅助聚合等方式，在无溶剂的状态下进行聚合反应。

相转移聚合法是一种将水相单体转移到有机相聚合的方法。

其步骤是将单体和水相表面活性剂混合，然后加入有机溶剂和相转移剂，使单体分散到有机液相中，最终得到电介质膜。

由于相转移聚合法能够在室温条件下制备出具有优异电化学性能的聚合物电解质膜，因此日益受到人们的关注。

复合法是将两种或更多材料结合在一起形成复合膜的制备方法。

聚合物电解质膜的复合法包括在聚合物中加入纳米材料、聚合物/纳米复合材料、聚合物与其它材料的复合、印刷膜等。

其中，纳米材料复合是最为常见的方法之一。

将导电纳米材料贴附于具有孔隙结构的聚合物表面，可以形成导电通道，提高聚合物电解质膜的导电性。

二、聚合物电解质膜的电化学性能聚合物电解质膜的电化学性能是评估电解质膜制备质量和其是否适用于特定应用的重要指标。

聚合物电解质膜的主要电化学性能包括离子电导率、机械性能和稳定性。

其中，离子电导率是对聚合物电解质膜电化学性能最为关键的指标之一。

离子电导率是聚合物电解质膜指定条件下的离子导电性。

聚合物电解质的制备及应用研究随着新能源汽车的快速发展，聚合物电解质作为电池的重要组成部分，受到了越来越多的关注。

聚合物电解质具有高导电性、化学稳定性、低温性能优异等特点，可用于锂离子电池、钠离子电池等的电解质中。

本文将介绍聚合物电解质的制备及其应用研究的相关进展。

一、制备方法聚合物电解质的制备方法有很多种，其中较为常见的有共聚物法、离子交换法、自组装法等。

1. 共聚物法共聚物法是将引发剂、单体和交联剂共同引发聚合反应，从而制备出交联的聚合物。

此种方法制备的聚合物电解质具有高度的交联性和稳定性，因此在电池系统中具有较好的应用前景。

2. 离子交换法离子交换法是将一个具有离子交换性质的聚合物置于饱和溶液中，溶液中的离子与聚合物上的交换基团发生离子交换反应，进而形成离子交换聚合物。

此种方法制备的聚合物电解质具有较高的离子传导性能和化学稳定性。

3. 自组装法自组装法是通过在水相中加入两种或多种互补的表面活性剂，形成双层膜结构，在此基础上通过交联反应形成自组装聚合物。

此种方法制备的聚合物电解质具有较高的离子传导性能和安全性能，因此在电池系统中具有广泛的应用前景。

二、应用研究聚合物电解质通过在电池体系中形成离子通道，促进离子的传递，从而有效提高了电池系统的电化学性能和安全性。

以下是几个应用研究领域的实例。

1. 锂离子电池聚合物电解质在锂离子电池中具有广泛应用，其主要结构为溶液型和固态型。

溶液电解质具有较高的离子导电率和利于制备的特点，而固态电解质则具有较好的热稳定性和耐化学腐蚀性能。

近年来，以离子交换小分子为方向的固态电解质得到了广泛的研究和应用。

2. 钠离子电池钠离子电池是一种将钠离子作为正离子的电池，一般以Na+ / Na为电池反应。

目前，钠离子电池还处于研究阶段，其发展受到了电解质的限制。

聚合物电解质具有较高的离子传导性能和化学稳定性，因此在钠离子电池的电解质中越来越受到研究者的关注。

3. 超级电容器超级电容器是一种新型能量存储装置，具有高充放电速率、长循环寿命和高能量密度等特点。