论文部分内容阅读
将离子液体（Ionic liquid,IL）取代传统碳酸酯类增塑剂添加到凝胶聚合物电解质中制备的一种新型凝胶电解质,较传统凝胶聚合物电解质,具有更高的安全稳定性,且不挥发不易燃易爆,机械性能良好,成为目前国内外研究的重点。但是,使离子凝胶兼具高机械性能和高离子电导率是目前离子凝胶电解质材料要解决的关键问题。研究表明,添加纳米颗粒加入不仅可以提高聚合物电解质体系的机械性能和热稳定性,纳米颗粒还可以构筑特殊离子通道,大大提高凝胶电解质的离子电导率。因此,本文以聚乙二醇二丙烯酸酯为交联剂,通过加入具有各向异性的纳米颗粒（埃洛石纳米管、氧化石墨烯和硅酸镁锂）,在离子液体中原位聚合制备了具有优异机械性能和高各向异性离子电导率的液晶纳米复合离子凝胶电解质材料,并对其机械性能、电化学性质、热稳定性能进行了详尽的表征。所得结果如下:（1）通过紫外光原位引发聚合的方法,以双键离子液体为单体,离子液体为溶剂,聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）交联剂,加入埃洛石纳米管作为填料,进行原位光照交联,制备出一种具有明显液晶性和各向异性的三维网络结构离子凝胶电解质材料;流变实验证明离子凝胶电解质具有优良的机械性能且随着交联剂和HNTs含量的增加而逐渐增大,动态模量能达到105 Pa。即使在200 oC时依然能保持稳定结构不被破坏,由于加入的纳米管具有很高的各向异性,所以样品具有明显的导电率上的各向异性。（2）利用氧化石墨烯具有的优异力学性能和良好的导电及热稳定性,以PEGDA为交联剂,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂在真空条件下进行压膜成型,制备出了新型的氧化石墨烯/BMIMBF4各向异性离子凝胶电解质材料。电化学测试表明其具有明显的各向异性电导率,室温离子电导率可达到1.0×10-3 S/cm,同时样品具有很好的机械性能和稳定性,在温度达到200 oC时,施加外力样品不会发生破坏,且仍能保持在106 Pa左右。（3）在离子液体中加入硅酸镁锂和交联剂,通过采用光照辐射原位交联的方式制备了一类具有优良性能的各向异性离子凝胶材料,并对其热稳定性能、电化学性能、液晶性等进行了系统表征,结果表明,凝胶材料具有很好的力学性能和热稳定性能,样品在300 oC以上时才发生分解,锂藻土的加入能在很大程度上增大样品的机械强度,且随其含量的增加,力学性能逐渐增大,经过宏观剪切处理后的样品具有明显的电导率上的各向异性和显著的液晶相。