论文部分内容阅读
固体聚合物电解质（SPE）是由锂盐和具有离子配位能力的聚合物基体组成的功能高分子材料。因其能量密度高、容易成膜、安全性能优异,而引起了广泛关注。但目前SPE的室温电导率较低,不能满足SPE在实际运用中对电导率的要求。因此,为了提高SPE的室温电导率,推进固体聚合物电解质的商业化进程,本文以二羧基咪唑、硼酸及氢氧化锂等为主要原料,通过改变咪唑环取代基的种类和极性设计合成了两种离子液体型锂盐（LiBIB、LiBMB）,该类型锂盐与双草酸硼酸锂（LiBOB）结构相似,但溶解性能更好;然后采用溶液浇铸法制备了不同锂盐掺杂量条件下的聚氧化乙烯（PEO）基SPE膜,系统研究了锂盐的物理化学性能及该类SPE的热性能及电化学性能。得以下主要结论:（1）在常温下,LiBIB与LiBMB都具有部分结晶的性质。两种锂盐都具有较好热稳定性,与LiBIB（Td=180℃）相比,LiBMB（Td=251℃）具有更高的热稳定性,两种锂盐在常温下为“软物质”,且其熔融温度都在40℃左右,45℃后由半固态完全转变成粘稠的液态;（2）PEO聚合物基体中掺杂锂盐可提高SPE的热稳定性,且热稳定性随盐浓度升高而增大。PEO/LiBIB型与PEO/LiBMB型SPE的最高热分解温度分别为248℃、286℃。其次,锂盐掺杂可降低SPE熔点,且熔点随着锂盐掺杂量的增加而降低;（3）两种类型SPE的离子电导率都随着温度的升高而增大,掺杂锂盐浓度升高同样也会使相应SPE的离子电导率增大。PEO/LiBIB型与PEO/LiBMB型SPE的室温最高电导率分别为3.85×10-4 S cm-1、4.44×10-4 S cm-1,非常接近于全固态锂离子电池对常温电导率的需求(10-3数量级)。当锂盐含量较低时,两种类型SPE的室温电导率都在10-5 S cm-1数量级;（4）两种类型SPE的电化学稳定窗口和锂离子迁移数都随着掺杂锂盐浓度的升高而增大。PEO/LiBIB型SPE的电化学稳定窗口最宽为8V,最大锂离子迁移数为0.51。PEO/LiBMB型SPE的电化学稳定窗口最宽为8V,最大锂离子迁移数为0.59,远超已报道SPE的相应数据。