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由于聚合物电解质在制备高能密度全固态电池、光电化学器件、气体传感器方面有着重要的应用前景,因此,聚合物电解质成为当今研究的热点之一。 本文主要以PEG/LiC104固体聚合物电解质为研究对象,以电化学交流阻抗分析和X射线衍射为主要的表征手段,首先研究了固体聚合物电解质的本体电阻的计算方法,然后,计算了不同电解质体系在不同冷却方式下的离子电导率,研究了影响电导率的几个重要因素(冷却方式、温度和盐的种类等),探讨了固体聚合物电解质的导电模型。 实验中选择的电解质体系纯PEG、LiC104以及PEG/LiC104,在不同的冷却环境下,离子电导率遵循大致相同的变化规律,即随着冷却的速率加快,体系的离子电导率逐渐增大。运用XRD对慢速冷却和快速冷却下的电解质进行了结构分析,并采用估算非结晶峰面积方法计算了结晶度。 在影响聚合物电解质体系离子电导率的影响因素中,主要研究了温度的影响和盐的影响。随着温度升高,每种电解质体系的导电率均增加;离子半径小,在相同的自由体积内,有利于载流子的迁移。对于含有Li+的几种锂盐,晶格能小的盐,复合体系离子导电率较高。 论文还研究了快冷PEG/LiC104固体聚合物电解质膜的稳定性,测定小同放置时间的电化学交流阻抗图谱,结果表明,非晶态与晶态的转变极为缓慢,证明了快冷技术可用于实现固体聚合物电解质的非晶转变。 本文根据有效介质理论,进行数学推导,得出离子导电模型,对于含聚集体的固体聚合电解质,离子电导率可用表示为: σm=(1-V2)(1-Pc)σcb-(V2-V2*)Pcσcb/(1-Pc)(1-V2*)应用于PEG/LiC104聚合物电解质快冷体系,计算结果表明,体系离子电导率与结晶度的变化关系与模型推导的变化趋势一致。