【摘 要】
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聚合物电解质由于其比表面积大、灵活性高且与电极的相容性好等优势,在电池中的应用一直是研究者们关注的热点。但由于聚合物电解质的离子电导率低和电化学稳定性差等缺点阻碍了其进一步的实际应用,因此需要对其进行改性和处理。本文以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为聚合物基体,采用无溶剂的制备过程以及不同的改性方法制备了两种基于离子液体的聚合物电解质,分别应用于锂离子电池和双离子电池体系,并且分析和探讨了聚合物电解
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聚合物电解质由于其比表面积大、灵活性高且与电极的相容性好等优势,在电池中的应用一直是研究者们关注的热点。但由于聚合物电解质的离子电导率低和电化学稳定性差等缺点阻碍了其进一步的实际应用,因此需要对其进行改性和处理。本文以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为聚合物基体,采用无溶剂的制备过程以及不同的改性方法制备了两种基于离子液体的聚合物电解质,分别应用于锂离子电池和双离子电池体系,并且分析和探讨了聚合物电解质的电化学性能以及电池的储能机理。具体研究内容如下:（1）将PMMA与N-丁基-N-甲基吡咯烷双（三氟甲烷磺酰）亚胺盐(Pyr14TFSI)进行共混,并加入Li0.33La0.56Ti O3（LLTO）与纳米二氧化硅（Si O2）作为填料,制备出的聚合物电解质应用在Li Fe PO4/Li电池中。使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、红外光谱分析（FTIR）等测试方法对制备的聚合物电解质进行表征。分析实验结果得到,LLTO和Si O2的加入使得聚合物电解质的结晶度降低,链段运动加强,因此其离子电导率也相应增加。利用电化学工作站和电化学测试系统进行测试,分析结果得出加入3 wt%LLTO后的固态锂电池性能最佳,在60℃下离子电导率达到4.51×10-3S/cm,初放电比容量达到148 m Ah g-1,且容量保持率为91.22%。同时表现出高达5.0 V的电化学窗口,总体表现出良好的电化学性能。（2）将PMMA和1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲烷磺酰）亚胺盐（EMIm TFSI）以一定比例进行共混,得到的聚合物电解质应用在双石墨电池中。通过SEM、XRD、拉曼光谱（Raman）等测试方法对不同充放电状态和循环前后的石墨电极片进行表征,分析结果得到聚合物电解质中的阴离子TFSI-和阳离子EMIm+分别在石墨正负电极上发生了可逆的嵌入和脱出反应,且循环过程中石墨电极表现良好的结构稳定性。对其进行电化学测试,分析实验结果得出,在1.0-4.0 V的电压范围内和100 m A g-1的电流密度下,该电池表现出46 m Ah g-1的初放电比容量,且在100次循环后仍然表现出较好的循环稳定性,同时表现出高达4.5 V的电化学窗口。并且该电池的自放电性能因为其聚合物电解质的加入有了明显的改善。
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