锂离子导电膜精选PPT.ppt

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1、锂离子导电膜第1页，此课件共14页哦其缺点是当其泄漏时会带来许多麻烦。所其缺点是当其泄漏时会带来许多麻烦。所是目前应用较多的是凝胶型电解质（用多是目前应用较多的是凝胶型电解质（用多孔性材料吸纳液态电解质），不远的将来孔性材料吸纳液态电解质），不远的将来纯固态电解质（聚合物电解质）将会出现纯固态电解质（聚合物电解质）将会出现在锂离子的电池之中。在锂离子的电池之中。第2页，此课件共14页哦聚合物锂离子电解质导电机理聚合物锂离子电解质导电机理1.聚合物电解质导电机理聚合物电解质导电机理（1）凝胶型聚合物电解质导电机理）凝胶型聚合物电解质导电机理凝胶型聚合物电解质导电原理与液态电解质的凝胶型聚合物电解

2、质导电原理与液态电解质的导电原理相似，液态电解质在电流的作用下在导电原理相似，液态电解质在电流的作用下在微孔的通道中定向移动（同时，聚合物分子链微孔的通道中定向移动（同时，聚合物分子链段的蠕动下也会促进电解质的移动，电导可达段的蠕动下也会促进电解质的移动，电导可达3.510-3 Scm-1）。其优点是用多微孔物质）。其优点是用多微孔物质吸收液态电解质后可以对其相对固定，减少在吸收液态电解质后可以对其相对固定，减少在其电池破损的情况下液态电解质的泄漏。其电池破损的情况下液态电解质的泄漏。第3页，此课件共14页哦（2）纯固态聚合物电解质导电机理）纯固态聚合物电解质导电机理纯固态聚合物电解质实际上是

3、锂盐的聚合物纯固态聚合物电解质实际上是锂盐的聚合物“溶液溶液”，选用的聚合物具有能够和锂离子配，选用的聚合物具有能够和锂离子配位的基团，且这些基团与锂离子配位能力位的基团，且这些基团与锂离子配位能力越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，相应的聚合物电解质导电性能越强（电导相应的聚合物电解质导电性能越强（电导可达可达5.010-4 Scm-1）。）。第4页，此课件共14页哦常用的聚合物常用的聚合物 第5页，此课件共14页哦 PEO中中Li+迁移链段协助运动机理迁移链段协助运动机理 第6页，此课件共14页哦晶化的聚合物电解质几乎是绝缘体晶化的聚合物电解质几乎是绝缘

4、体(电导率在电导率在10-10 Scm-1左右左右)。比较公认的观点是在。比较公认的观点是在PEO的无定形区域，锂离子和的无定形区域，锂离子和PEO分子链配位，分子链配位，借助借助PEO链段的热运动而自由迁移，就是所链段的热运动而自由迁移，就是所谓的链段协助运动机理谓的链段协助运动机理(segment assisted motion mechanism)。所以，要想获得较高。所以，要想获得较高的电导率，必须尽可能地使聚合物电解质呈的电导率，必须尽可能地使聚合物电解质呈无定形状态。根据聚合物固体电解质的导电无定形状态。根据聚合物固体电解质的导电机理机理 第7页，此课件共14页哦 使用的聚合物基体

5、须具备以下两个条件使用的聚合物基体须具备以下两个条件:聚合物分子链中应含有能与金属阳离子形聚合物分子链中应含有能与金属阳离子形成配位键的原子或原子团，如成配位键的原子或原子团，如:氧原子、氮原氧原子、氮原子、硫原子等，即对离子有一定的子、硫原子等，即对离子有一定的“溶解作用溶解作用”使聚合物中存在载流子。使聚合物中存在载流子。聚合物与金属阳离子配位后，在外电场的聚合物与金属阳离子配位后，在外电场的作用下要能使金属阳离子进行迁移，即要允作用下要能使金属阳离子进行迁移，即要允许体积相对较大的载电荷离子在聚合物基体许体积相对较大的载电荷离子在聚合物基体中能扩散，使离子有较大的迁移数。中能扩散，使离子

6、有较大的迁移数。第8页，此课件共14页哦 2.聚合物电解质膜的制备聚合物电解质膜的制备（1）Bellcore法制备凝胶型多微孔聚合物膜法制备凝胶型多微孔聚合物膜将将PVDF-HFP、溶剂（、溶剂（NMP）、增塑剂）、增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯、（邻苯二甲酸二丁酯、DBP，）的混合体，）的混合体系用磁力搅拌至混合均匀，再加入一定量系用磁力搅拌至混合均匀，再加入一定量的改性剂（纳米的改性剂（纳米SiO2或或Al2O3粉末），继续粉末），继续搅拌，得到透明高粘度液体，将该液体置搅拌，得到透明高粘度液体，将该液体置于模具中、静止脱泡、干燥成膜。将膜用于模具中、静止脱泡、干燥成膜。将膜用乙醚洗涤，除去其中

7、的增塑剂，得到具有乙醚洗涤，除去其中的增塑剂，得到具有微孔结构的复合聚合物膜。微孔结构的复合聚合物膜。第9页，此课件共14页哦第10页，此课件共14页哦 （2）导向法制备凝胶型多微孔聚合物膜）导向法制备凝胶型多微孔聚合物膜 将将PVDF-HFP溶解于丙酮（溶解于丙酮（溶剂溶剂）后，逐滴加入少量）后，逐滴加入少量的水（的水（非溶剂非溶剂），搅拌均匀，再加入一定量的改性剂），搅拌均匀，再加入一定量的改性剂（纳米（纳米SiO2或或Al2O3粉末），继续搅拌，得到透明高粉末），继续搅拌，得到透明高粘度液体，将该液体置于模具中、静止脱泡、干燥成粘度液体，将该液体置于模具中、静止脱泡、干燥成膜。膜。（3）

8、凝胶型聚合物电解质膜的制备）凝胶型聚合物电解质膜的制备 将成形的聚合物电解质膜浸入液态电解中，吸饱液体后将成形的聚合物电解质膜浸入液态电解中，吸饱液体后即成为凝胶型聚合物电解质。即成为凝胶型聚合物电解质。第11页，此课件共14页哦第12页，此课件共14页哦 （4）纯固态聚合物电解质膜的制备纯固态聚合物电解质膜的制备 将无机锂盐（将无机锂盐（LiClO4等）完全溶解在溶剂等）完全溶解在溶剂（有机溶剂乙腈、丙酮等或水）中后，加入（有机溶剂乙腈、丙酮等或水）中后，加入适量适量PEO,搅拌至分散均匀。同时用溶剂将改搅拌至分散均匀。同时用溶剂将改性剂（纳米材料或粘土或其它粉体材料）超性剂（纳米材料或粘土或其它粉体材料）超声分散均匀后与声分散均匀后与PEO-LiClO4系统混合，继续系统混合，继续搅拌至均匀。浇筑至模具中、干燥成膜即为搅拌至均匀。浇筑至模具中、干燥成膜即为纯固态聚合物电解质膜的制备纯固态聚合物电解质膜的制备。第13页，此课件共14页哦3材料的表征材料的表征 XRD SEM 电导率电导率第14页，此课件共14页哦