文档介绍：学校代码 10530 学号 200906031237
分类号 O646 密级

硕士学位论文

新型高性能电纺 TPU/PVDF 凝胶聚
合物电解质制备与研究

学位申请人吴娜
指导教师曹琪副教授
学院名称化学学院
学科专业物理化学
研究方向电化学

二零一二年五月二十日
Preparation and Study of Novel
High-performance Electrospun TPU/PVDF
Gel Polymer Electrolytes

Candidate Na Wu
Supervisor Associate Professor Qi Cao
College Chemistry
Program Physical Chemistry
Specialization Electrochemistry
Degree Master of Science
University Xiangtan University
Date May, 2012
湘潭大学
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湘潭大学硕士学位论文
摘要
聚合物电解质(PE)是锂离子电池的重要组成部分,它对锂离子电池的性能好
坏起着至关重要的作用。而近年来凝胶聚合物电解质(GPE)成为人们在 PE 研究
领域的热点。本文的目标是制备出既具有高的离子电导率,同时又具有良好机械
性能的 GPE。进而研究该 GPE 的物理化学性能,讨论所研究的凝胶聚合物锂离
子电池的充放电性能。本项研究工作主要从以下 4 个方面进行:
首先,选用热塑性聚氨酯(TPU)和聚偏氟乙烯(PVDF)作为GPE的基体材料。
采用电纺法制备新型的TPU/ PVDF基PE膜。将膜浸入 1M的LiClO4 /EC/PC溶液中
活化所得的GPE在 25 oC时离子电导率高达 ×10-3 S·cm-1 ,电化学稳定窗口为
。Li/GPE/LiFePO4扣式电池循环稳定性能良好。
其次,电纺一定浓度的聚合物溶液制备出一系列TPU/ PVDF不同质量比的无
纺布膜。将膜浸入 1M的LiClO4 /EC/PC溶液中活化,得到GPE。TPU/PVDF质量
比为 1:1 的GPE在 25 oC时离子电导率最高,为 ×10-3 S·cm-1,电化学稳定窗口
o
为。用此GPE组装成的Li/GPE/LiFePO4扣式电池在 25 C和
行测试。电池的首次放电容量为 mAh·g-1 。与其他TPU/ PVDF不同质量比
的GPE相比,TPU/ PVDF质量比为 1:1 的GPE最适合用于锂离子电池。
再次,将一系列不同浓度的聚合物溶液采用电纺的方法制备成TPU / PVDF
基GPE膜。同样将膜在 1M的LiClO4 /EC/PC溶液中活化得到GPE。其中聚合物溶
液质量分数为 9%的电纺膜制成的GPE拥有最高的离子电导率。
最后,在室温下电纺质量分数为 9%的聚合物溶液制备了纯的TPU / PVDF聚
合物电解质膜以及原位生成掺杂无机纳米陶瓷颗粒的聚合物电解质膜。原位生成
o -3 -1
TiO2 的GPE在 25 C时离子电导率高达 ×10 S·cm ,电化学稳定窗口也达
。同时该电纺膜具有很高的拉伸强度( ± )和断裂伸长率(
±)。由于其具有这样优越的电化学以及机械性能,它十分适合应用于聚合物
锂离子电池。
关键字:热塑性聚氨酯;聚偏氟乙烯;电纺;凝胶聚合物电解质