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为了进一步解决聚合物固体电解质(SPE)普遍存在的室温离子传导率(σ)与机械加工性能不能同时兼顾的矛盾,本文合成了两类具有交联网络结构的填料复合型聚合物电解质(CPE),探讨了填料的加入对聚合物电解质性能的影响。
在聚醚聚氨酯网络型(PUN)SPE体系中,填加有机蒙脱土(MMMT)、亲水气相二氧化硅(uSiO2)和疏水气相二氧化硅(mSiO2)可以将原体系在30℃下的σ从4.8×10-7S/cm分别提高到1.6×10-6、1.02×10-5和1.15×10-5S/cm。XRD结果表明三种填料的填加都可以不同程度的降低原体系的结晶度。体系的离子传输与聚合物链段密切相关,其离子传导率随温度的变化规律关系符合VTF方程,可以用自由体系模型来解释。填加液体电解质制备的三种填料复合型凝胶聚合物电解质(CGPE)的σ室温可达10-3S/cm;低温-40℃下,仍可高达10-3.5S/cm以上,同时具有优异的机械稳定性。
制备的聚硅氧烷型PSPE体系室温下呈完全无定性状态。填加MMMT比填加uSiO2或mSiO2对体系σ的影响更为明显。TGA表明,三种CSPE均在282℃附近才开始热分解,其热稳定性均能满足实用化的要求。通过添加液体电解质可以将三种CPE的σ提高到10-3S/cm。