一、固态单离子聚合物电解质的研究进展（论文文献综述）
邹文洪,樊佑,张焱焱,白正帅,汤育欣[1]（2021）在《安全固态锂电池室温聚合物基电解质的研究进展》文中研究表明目前,大多数聚合物固态电解质在室温下离子电导率较低,约为10–8～10-6S/cm,且对温度存在着较大的依赖性,仍无法满足高性能室温固态锂电池的实际应用需要。基于此,本文先介绍了室温聚合物电解质在锂离子电池中应用的主要研究进展及其优缺点。然后,从物理调控、化学调控等多角度重点阐述了室温聚合物电解质（包括全固态聚合物电解质、准固态聚合物电解质）的制备工艺、优化与改性方法、作用机理等在电池中应用的主要研究进展和现状。最后,对锂离子电池用室温聚合物电解质存在的挑战和未来可能发展趋势进行了展望。
梁笑笑[2]（2021）在《可溶聚酰亚胺基单离子凝胶聚合物电解质的制备及性能研究》文中研究表明石油、煤炭等不可再生资源的急剧减少,以及燃烧产生的大气污染问题迫使人们寻求更多样的清洁能源和更环保的能源存储形式。但传统的液态电解质锂离子电池在使用过程中可能会发生漏液、电解液的氧化和产生枝晶、短路等隐患,严重威胁人们的生命财产安全。固态锂离子电池（SLIBs）由于能量密度大,对空间的要求低,因此成为当今社会储能产品的研究热点。设计应用于SLIBs的单离子聚合物电解质对发展SLIBs具有十分重要的意义。本论文分别通过烯巯点击化学交联和威廉姆森反应制备了基于高热稳定性的聚酰亚胺单离子聚合物电解质,并对其进行了物理和电化学性能研究。首先设计制备了基于含双键聚酰亚胺（DPI）的单离子凝胶交联聚合物电解质（DPI-SIGPE）。设计并合成4-苯乙烯磺酰（苯磺酰）亚胺锂（Li SSPSI）作为锂单离子单体,并合成热稳定良好的DPI,通过核磁共振氢谱、红外光谱等手段表征两者结构;而后通过高效凝胶渗透色谱仪测得DPI的分子量约为1.75×104 g mol-1。Li SSPSI与DPI在交联剂季戊四醇四（2-巯基乙酸酯）和光引发剂2,2-二羟甲基丙酸,并添加聚氧化乙烯（PEO）的条件下制备成溶液,通过紫外辐照制得双键聚酰亚胺单离子交联聚合物电解质（DPI-SIPE）,SEM观察到其平滑致密的形貌。将DPI-SIPE浸润在增塑剂EC/DMC=（V:V=1:1）中获得双键聚酰亚胺单离子凝胶交联聚合物电解质（DPI-SIGPE）。测试了DPI-SIGPE的电化学性能,30℃下,DPI-SIGPE的离子电导率为2.1×10-4 S cm-1,锂离子迁移率是0.87,电化学窗口约是4.4 V（vs Li+/Li）。组装的Li/DPI-SIGPE/Li Fe PO4电池在0.2 C充放电循环,首圈放电比容量是102 m Ah g-1,工作270圈后,放电比容量为98 m Ah g-1,表明DPI-SIGPE具备良好的电化学稳定性。本论文还设计制备了基于含羟基聚酰亚胺（PI-OH）的单离子凝胶聚合物电解质（PI-SIGPE）。首先设计合成了高热稳定性的PI-OH,以及3-氯丙基三氟甲基磺酰亚胺锂（Li CPSI）,通过核磁共振氢谱、红外光谱检测两者化学结构,并通过热失重仪及高效凝胶渗透色谱仪分析PI-OH,其5%热失重温度T5为412℃,数均分子量Mn为2.46×104 g mol-1。有利于PI-OH与Li CPSI通过威廉姆森反应制备聚酰亚胺单离子聚合物PI-Li CPSI,将其与PVDF-HFP溶液复合,然后溶液浇筑制得聚酰亚胺单离子聚合物电解质（PI-SIPE）。PI-SIPE在200℃下保持0.5 h无明显的尺寸收缩,表明其优异的尺寸热稳定性。SEM表征显示膜具有平整致密的形貌。PI-SIPE经过增塑剂EC:DMC（V:V=1:1）浸润后,得到聚酰亚胺单离子凝胶聚合物电解质（PI-SIGPE）。其离子电导率在室温下达到1.4×10-4 S cm-1;锂离子迁移数达0.97,电化学窗口稳定在5.2 V（vs Li+/Li）。以其组装Li/PI-SIGPE/Li Fe PO4电池在0.2 C下充放电循环,首圈放电比容量是161 m Ah g-1,循环320圈后,容量保持在90%以上;倍率测试结果表明PI-SIGPE具备优异的电化学稳定性。
尤莹雪[3]（2021）在《可溶聚芳醚类单离子凝胶聚合物电解质的制备与性能研究》文中认为电解质是追求下一代电动汽车和其他先进应用所需的高能量、高功率、高安全性电池的重要一环。传统的锂离子电池（LIBs）的电解液由小分子锂盐和液态有机溶剂组成,这是锂离子电池能够广泛应用的关键因素,也是其进一步发展的重大挑战。此外,高能锂金属阳极在液态电解质中也不够稳定。在二元电解质中,Li+和阴离子的竞争性传输促进树枝状Li金属沉积,最终导致电池短路和安全危害。众所周知,阳离子和阴离子的迁移率会产生浓差极化,这影响了Li Bs的功率和能量密度。全固态锂电池因其在安全性、宽温稳定性、能量密度和循环寿命等方面具有显着优势,成为新能源领域的研究热点。固态聚合物电解质（SPE）是固态锂电池的关键部分,人们正在探索具有高锂离子迁移数、高Li+电导率、高尺寸热稳定性和高力学性能的SPE,其中单离子聚合物电解质（SIPE）是一个有吸引力的选择。将阴离子通过共价键固定在聚合物主链上,制备SIPE,能够限制阴离子移动,可显着提高Li+迁移数,使其接近于1。在SIPE中加入增塑剂制备单离子凝胶聚合物电解质（SIGPE）可以显着提高离子导电率。本研究主要制备了两种可溶聚芳醚类单离子凝胶聚合物电解质,并研究了它们在固态锂电池中的应用性能。为了提高聚合物电解质的力学性能和尺寸热稳定性,本论文首先制备了含羟基的聚醚砜（PES-OH）和3-氯丙烷磺酰基三氟甲磺酰亚氨锂（Li CPSI）,再采用威廉姆逊合成方法,将Li CPSI接枝到PES-OH上制备聚醚砜单离子聚合物（PES-Li CPSI）,通过红外光谱和核磁共振表征其结构。将PES-Li CPSI与PVDF-HFP复合得到铸膜液,采用流延法制备聚醚砜单离子聚合物电解质（PES-SIPE）,然后将PES-SIPE于增塑剂（EC/PC）中浸润,以提高Li+的解离和迁移能力,最终得到聚醚砜单离子凝胶聚合物电解质（PES-GPE）,并对其热力学性能、微观形貌、电化学性能和电池性能等进行表征与研究。PES-SIPE的拉伸强度为50.5 MPa;且在200℃下保持30 min没有出现热收缩,这表明制备的电解质具有优异的尺寸热稳定性和力学性能,能够有效避免由于热收缩而产生的危险,并能在一定程度上降低锂枝晶的影响。20℃下,电解质的离子电导率达到7.1×10-5 S cm-1,电化学窗口为4.4 V,并且锂离子迁移数高达0.92,可满足电池的实际应用要求。组装的Li Fe O4/PES-GPE/Li电池在20℃和0.2 C下放电比容量为128 m Ah/g,循环370圈后,容量保持率高达97%。组装了Li/PES-GPE/Li电池以测试锂金属稳定性,锂剥离/沉积的超电势稳定在56 m V,并在1200 h内保持不变,没有发生短路,证明所制备的聚醚砜单离子凝胶聚合物电解质成功抑制了锂枝晶的生长。为了在保证力学性能的前提下进一步提高电解质的锂离子解离能力和电池放电容量,本论文首先合成烯丙基聚芳醚酮(PAEK50)。为了固定阴离子,合成了含有强解离基团的有机锂盐（4-苯乙烯磺酰基）（三氟甲磺酰）亚胺锂（Li STFSI）,然后将其与PAEK50进行双键的自由基引发加聚反应,得到聚芳醚酮单离子聚合物（PAEK-Li STFSI）。PAEK的引入可提高聚合物电解质的尺寸热稳定性和机械稳定性。相应的聚芳醚酮单离子凝胶聚合物电解质（PAEK-GPE）由PAEK-Li STFSI和PEO复合而成。得到的聚芳醚酮单离子聚合物电解质在200℃下保持30 min后没有明显收缩。室温下,PAEK-GPE的离子电导率为7.8×10-5 S cm-1,锂离子迁移数高达0.95,电化学窗口为4.2 V。采用PAEK-GPE组装的Li Fe O4/PAEK-GPE/Li半电池在0.2 C下,循环400圈后,电池的放电容量从140 m Ah/g降低到134 m Ah/g,容量保持率高达95%,表明PAEK-GPE具备良好的电化学稳定性和长循环寿命。组装Li/PAEK-GPE/Li电池进行恒电流循环,电池的恒定极化电压为45 m V,在长达1200 h的循环内表现出非常稳定的恒电流循环性能。拆开Li/PAEK-GPE/Li电池,对锂箔表面进行SEM分析,其表面光滑,表明有效地抑制了锂枝晶生长。综上,本论文通过分子结构设计制备得到了基于可溶聚芳醚的单离子凝胶聚合物电解质,综合性能优异,在固态锂电池中具有良好的应用价值和潜力。
曾振[4]（2021）在《PEO基固态聚合物电解质的制备及其性能研究》文中进行了进一步梳理全固态锂金属电池拥有比传统液态锂离子电池更高的能量密度和更可靠的安全性能,是未来最具发展潜力的能量存储器件之一。作为固态电池的关键材料,固态电解质按组成成分主要分为无机固态电解质（SIEs）和固态聚合物电解质（SPEs）。其中,SPEs具有良好的柔性,可以实现与电极的紧密接触,有利于界面处离子传输。此外,SPEs的各项性能相对均衡,且加工方便、成本低廉,有望率先实现市场化规模应用。但SPEs还存在一系列不足,如离子电导率低、电化学窗口窄、离子选择性差等。此外在匹配锂负极时还会面临锂枝晶和界面反应的问题。本文以聚环氧乙烷（PEO）为研究对象,通过无机填料掺杂的方法对PEO基SPEs进行改性,研究了填料掺杂对其各方面性能的影响。另外,本文从聚合物分子结构出发,设计并制备了一种新型类PEO电解质,着重考察了其电化学性能和对锂稳定性。本文的主要研究内容总结如下:（1）通过水热合成法制备了 Ag掺杂的MnO2（AMO）,电镜照片显示产物呈纳米线组装成的海胆状,球体尺寸在4 μm左右、纳米线直径约10nm,XPS表明样品表面存在丰富的氧空位。随后,将AMO作为填料与PEO复合,通过浇筑法制备固态电解质。掺杂后的电解质结晶度有了明显下降,电导率和离子迁移数有了显着提高。当AMO掺杂质量为10 wt.%（PEO-10AMO）时25℃下的电导率达到了1.2×10-5 S cm-1,离子迁移数达到了 0.36。红外结果显示锂盐阴离子与AMO表面的氧空位存在相互作用,有助于锂盐的解离和阴离子的固定。PEO-10AMO展现出良好的对锂稳定性,组装的对称电池在0.12mA cm-1的电流密度下稳定循环1400 h没有发生短路,极化电压从0.08 V增加到0.15 V。此外,AMO的掺杂也提高了全电池的循环稳定性和倍率性能。（2）以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和甲基丙烯酸锌（ZnMA）为原料,通过自由基聚合法制备了一种包含Zn2+的聚离子型SPEs（SPE-xZn,x=mznMA/m基体）,并研究了不同ZnMA用量对SPE-xZn电化学性能的影响。实验结果显示,随着ZnMA用量的增加,SPE-xZn的电导率会下降,而离子迁移数有略微提高:如60℃下SPE-0Zn和SPE-10Zn的离子电导率分别为1.88×10-4 S cm-1 和 8.13 ×10-5 S cm-1,室温下 SPE-0Zn 和 SPE-10Zn 的离子迁移数分别为0.23和0.26。ZnMA的使用极大地提高了 SPE-xZn与Li金属的相容性,由SPE-5Zn组装的对称电池在0.2 mA cm-1的电流密度下极化电压仅有0.11 V,稳定循环超过300 h。循环后的锂电极表面较为平整且没有明显的锂枝晶,XPS显示其表面生成了 Li-Zn合金且副反应产物LiF的含量低于空白组。由SPE-5Zn组装的全电池展现出优异的循环稳定性,在0.5 C下经过800个循环后容量保持率达到了 87.3%,平均库伦效率为99.9%。
赵晨[5]（2021）在《端基改性PEO基固态聚合物电解质及复合电解质的制备与性能研究》文中研究指明日益增长的能源需求推动了锂离子电池（LIBs）的蓬勃发展。由于传统液态LIBs存在安全隐患,限制了其实际应用。采用固态电解质替代LIBs中的液态电解质是解决LIBs安全问题的可行性方案。在各种固态电解质中,固态聚合物电解质（SPE）的优势显着,包括轻量化、柔韧性、机械稳定性和不可燃性。聚环氧乙烷（PEO）基聚合物电解质因其优异的离解锂盐能力,较好的热稳定性和化学稳定性而被广泛研究。然而,作为一种半晶态聚合物,PEO在其熔化温度（65℃）以上具有较高的离子电导率,在室温下离子导电性不足、机械性能较差,使得PEO在全固态锂电池中的应用受阻。为了解决PEO基固态聚合物电解质在室温下应用时存在的问题,本文做了如下研究:（1）通过在PEO链两端引入—CS—NH—和NH2官能团实现对PEO的端基改性,合成了一种新的聚合物,将其命名为PTBAE。引入的官能团可以形成氢键,打乱PEO的规整排列,抑制PEO结晶,提高其室温下的离子电导率。通过NMR、FTIR、XRD、TGA、SEM等对PTBAE-SPE的结构与物化性质进行了表征。通过EIS测试计算得到PTBAE-SPE的室温离子电导率为1.99×10-5 S cm-1,较纯PEO-SPE提高了两个数量级。将该电解质膜组装成Li||Li对称电池在0.05 m A cm-2和0.1 m A cm-2的电流密度下能够稳定运行800 h,过电势小于0.4 V,表明该聚合物电解质与金属锂电极间界面稳定性良好并能有效抑制锂枝晶的生长。组装LiFePO4||Li全固态电池在室温下进行循环性能和倍率性能测试。在0.1 C倍率下放电比容量最高可达153 mAhg-1,循环200圈后,容量保持率为93%,平均库伦效率为99%,显示出室温下优良的循环稳定性。（2）为了进一步提高PTBAE-SPE的室温离子电导率和机械性能。选择活性无机填料Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3（LAGP）与PTBAE共混,制备了复合固态电解质（PLx-CPE）。通过SEM和XRD测试分析了PL20-CPE的微观形貌与结晶度。利用EIS测试得到PL20-CPE的室温离子电导率为3.18×10-5 S cm-1。利用LSV测试得到电化学稳定窗口为5.0 V。在Li|PL20-CPE|Li对称电池的充放电测试中,PL20-CPE在0.05 m A cm-2的电流密度下可稳定循环500 h以上,显示了其与金属锂负极良好的界面稳定性。将PL20-CPE组装成LiFePO4||Li全固态电池,在0.2 C倍率下初始放电比容量可达135 mAhg-1,循环180圈后容量保持率为87%,平均库伦效率接近99%,在2 C倍率下放电比容量可达67 mAhg-1,显示出了良好的倍率性能。
李昊[6]（2021）在《用于固态电池的聚合物离子导体和混合导体设计》文中进行了进一步梳理电动汽车和储能市场的不断增长对锂离子电池提出了更高的要求。固态锂金属电池使用了较高机械强度的固态电解质和高比容量的金属锂负极（3860 mAh g-1）,有望实现电池的安全性和能量密度的同时提升,被认为是下一代能量存储和转换体系而受到广泛关注。目前,固态锂金属电池中复杂的固固界面问题严重限制了其发展和实际应用。固态电解质自身较低的锂离子电导率和锂离子迁移数降低了电池的循环稳定性以及库仑效率,同时较差的电化学稳定性大幅影响了电池的能量密度和倍率性能;锂负极表面锂枝晶的形核和生长极大地影响了电极/电解质界面的稳定性并降低了电池的功率密度和安全性;固态电池复合正极中存在多相固-固界面,界面劣化形成钝化层以及物理接触变差阻碍了锂离子/电子的传输,进而改变了界面的电流分布增加了电池的内阻,导致电池容量的快速衰减。本论文以单草酸硼酸锂接枝聚乙烯醇缩甲醛聚合物（LiPVFM）为基础,通过大分子结构设计并调控分子间的相互作用,设计并制备了性能优异的聚合物离子导体固态电解质和离子/电子双导电聚合物,改善了固态电池的界面问题,大幅提高了固态电池的电化学性能。具体的研究内容如下:首先,设计和成功制备了 LiPVFM/LiODFB单离子导体固态聚合物电解质体系。LiPVFM链段中较强电负性的1,3-二氧己环促进了二氟草酸硼酸锂（LiODFB）的解离并与锂离子配位形成O-Li+;同时LiPVFM中的羟基可与ODFB-产生氢键作用并限制了阴离子的移动;而且,ODFB-存在于LiPVFM分子链段间,产生了静电作用。因此,LiPVFM/LiODFB电解质的载流子锂离子的浓度得到进一步地增加,锂离子迁移数提高到0.63,锂离子电导率达到3.82 × 10-4 Scm-1,电化学稳定窗口达到5 V左右,机械强度显着提升至60 MPa,并且对金属锂负极具有良好的界面稳定性。LiPVFM/LiODFB电解质在与磷酸铁锂（LiFePO4）正极组装的锂金属电池中表现出了优异的循环稳定性。在2.5-4.25 V和0.3 C下,经过150次循环仍有77.7%的容量保持率。同时,通过共价键合,配位作用和氢键相互作用将聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）和LiODFB分子组装至LiPVFM聚合物链段上,确保聚合物体系具有高载流子浓度以及独立的阳离子和电子扩散通道,设计得到了电子/锂离子双导电聚合物（DCP）,室温下同时具有2.76 × 10-4 S cm-1的锂离子电导率以及68.9 S cm-1的电子电导率。刚性和柔性链段的配合使DCP具有良好的柔韧性和高弹性模量（约6.8 GPa）。在固态电池复合正极浆料制备的过程中引入DCP,其可在活性物质颗粒表面形成稳定且均匀的包覆层,构建了短程/长程的锂离子/电子传输通道,减缓了界面副反应并保持了正极的完整性。DCP基磷酸铁锂复合正极具有11.7 mg cm-2的高负载和89 wt%的高活性物质占比,所组装的固态电池在0.3 C循环500次后的容量保持率高达71.2%,库仑效率高于99.7%。最后,为提高聚合物离子导体电解质的抗氧化稳定性,通过将聚甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物（PME）进行部分开环反应,利用生成的羧酸基团与LiPVFM链段中的羟基形成超分子作用以及马来酸酐基团与双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）的配位作用,制备了“Polymer in Salt”型固态复合聚合物电解质（PISE）。具有丰富C=O和-OCH3官能团的PME进一步促进LiTFSI的解离,从而在室温下实现3.57×10-4 S Cm-1的离子电导率和0.62的锂离子迁移数。同时,PISE具有超过5.0 V的宽电化学窗口,3.7 GPa的高模量以及优异的电极界面稳定性。基于PISE和双导电聚合物（DCP）基高电压LiCoO2的固态锂金属电池在0.5 C和3.0-4.45 V下,经过225次循环后的容量保持率为89.2%;并可在2.8-4.5 V和0.1C下获得了 196.3 mAh g-1的初始放电容量;在高达17.4 mg cm-2的正极负载下放电容量高达2.58 mAh cm-2。此外,PISE和DCP基LiNi0.7Mn0.2Co0.1O2组装的固态电池在0.5 C和2.8-4.3 V下循环80次后放电比容量也保持在160.7 mAh g-1。
张星意[7]（2021）在《聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究》文中认为随着聚合物高分子材料的不断发展,聚合物离子导体作为高分子材料的一个重要分支,在电池能源材料中有着非常广泛的应用。本文主要介绍了聚合物离子导体在能量存储器件固态锂电池以及能量转换器件质子交换膜氢氧燃料电池中应用。传统固态锂电池在室温下离子电导率低,电池性能差以及传统纯的磺酸树脂质子交换膜溶胀率高,机械强度差,电池性能不稳定等特点,通过研究聚合物离子导体来解决这些问题是目前热点研究方向。在本文中主要通过研究聚偏氟乙烯（PVDF）/全氟磺酸（PFSA）聚合物离子导体来改善传统聚合物固态电解质和质子交换膜的不足。研究内容包括以下几个方面:第一,对固态锂电池的工作原理、分类与发展做了简单的介绍,并概述了聚合物离子导体在聚合物固态电解质中的发展,并进行了总结与分类,然后介绍了传统磺酸树脂质子交换膜以及商业质子交换膜的不足。提出了本文研究方向为基于聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体材料制备出的聚合物固态电解质与质子交换膜。第二,研究不同比例PVDF-PFSA的固态电解质隔膜,得到了40%PFSA复合聚合物固态电解质在室温条件下的锂离子电导率为0.83 × 10-3 S/cm,组装的磷酸铁锂固态电池在0.5 C室温条件下循环1000圈后,电池容量依然保持在89 mAh/g,锂离子迁移数达到0.524,该40%PFSA复合聚合物固态电解质有良好的稳定性和电化学性能。第三,研究了不同比例PVDF-PFSA的复合质子交换膜,通过与传统纯的磺酸树脂质子交换膜形成对比,该复合膜随着PVDF含量的增加,机械强度不断增强,溶胀率不断下降,当PVDF与PFSA 比例为2:3时,溶胀率达3.06%,机械强度可达14.9 MPa。该复合膜的制备工艺简单,原材料均采用国内生产的材料,最大功率密度达到716 mW/cm2。本文通过对PVDF复合的PFSA离子导体进行研究,改善了传统聚合物固态电池在室温条件下离子传导率低,以及增强了传统PFSA质子交换膜的机械性能以及稳定性能,并且降低了质子交换膜的生产成本,对推动聚合物固态锂电池以及质子交换膜氢氧燃料电池的发展有一定的参考价值。
王旭尧,刘姝伶,闫晓丹,张灵志[8]（2020）在《单离子导体聚合物电解质研究进展》文中进行了进一步梳理聚合物电解质能够避免传统液态电解液漏液的隐患,抑制锂枝晶的生长,提高电池的安全性能。单离子导体是一类锂离子迁移数接近1的聚合物电解质,能有效避免阴离子移动产生浓差极化,降低内部阻抗,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来聚合物电解质的研究热点。本文综述了单离子导体聚合物电解质的研究进展,尤其关注离子电导率和锂离子迁移数较高的体系,并探讨了单离子导体聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。
张梦[9]（2020）在《新型固态聚合物电解质的合成及性能研究》文中研究指明固态聚合物电解质由于其优异的机械稳定性、热稳定性和安全性被认为是未来锂电池中电解质的理想选择。目前,虽然研究人员已经在聚合物电解质的合成和性能评价方面开展了一系列研究工作,但总体而言,当前聚合物电解质的研究尚处于从起步走向快速发展的阶段,所开发的聚合物电解质的离子电导率、机械强度和锂离子迁移数这些核心性质之间存在此升彼降的关系（trade-off）,综合性能离商业化应用尚有不小的距离。因此,开发具有新的化学组成、拓扑结构和聚集态结构的聚合物并研究其作为聚合物电解质的性质,寻找制备高性能固态聚合物电解质的新方法和新机理,对于推动锂电池的发展有着重要意义。在本论文中,我们合成了基于交替和超支化结构的新型固态聚合物电解质。一方面通过在聚合物结构中引入离子液体、聚乙二醇或单离子传导单元,赋予聚合物多功能协同的能力;另一方面通过对聚合物电解质膜聚集态结构的控制,特别是对微相分离结构的控制,达到调控锂离子传输的目的。从而最终实现聚合物电解质膜在离子电导率、机械强度和锂离子迁移数等性能方面的优化,获得高性能的固态聚合物电解质。并在研究过程中细致揭示所开发聚合物电解质的结构性能关系,特别是超支化聚合物电解质的性能与支化度之间的关系,为设计下一代固态聚合物电解质提供新思路。1.基于交替结构聚离子液体的高性能固态聚合物电解质的制备和性能表征。为了提高聚离子液体基电解质的离子电导率,得到高离子电导率和高机械强度兼备的电解质,我们利用巯基-环氧点击反应和后修饰方法,合成了具有交替结构的聚离子液体PPa B-MT。交替结构可以很好地间隔聚PEG链段,有效地抑制了PEG的结晶,聚合物无定形且具有很低的玻璃化转变温度（<-40°C）。将PPa B-MT与PVDF-HFP和锂盐共混后得到了固态聚合物电解质。PPa B-MT的交替结构有利于电解质中发生纳米尺度的微相分离:PPa B-MT相具有很高的导离子性,而PVDF-HFP相具有高的机械强度。因此,该固态聚合物电解质同时具有高离子电导率和高机械强度:PPa B-MT含量为50 wt%的聚合物电解质在25°C时的离子电导率达到1.4×10-5S cm-1,85°C时达到10-4 S cm-1;同时,该薄膜在25°C时的杨氏模量大于200 MPa。与文献报道的基于聚离子液体的电解质中最高的离子电导率相当,并且机械强度大幅度提高。通过锂的沉积-脱附实验表明,该电解质的高机械强度可以很好地抑制锂枝晶的生长。2.基于超支化聚合物的单离子导体固态聚合物电解质的制备和性能表征。为了同时提高聚合物电解质的离子电导率和离子迁移数,我们合成并制备了首例超支化单离子导体聚合物电解质。通过A2单体聚（乙二醇）二缩水甘油醚与含有不同活性反应基团的B3单体DL-半胱氨酸之间的点击反应,在Li OH的催化下,通过一锅法合成了含有-COO-/Li+离子对的超支化聚合物HPCPEG。在HPCPEG中,羧酸根通过共价键固定在聚合物骨架上,只有锂离子可以移动,所以HPCPEG是一种单锂离子导体。超支化拓扑结构完全抑制了PEG链段的结晶,聚合物具有非常低的玻璃化转变温度（<-30°C）。将HPCPEG与PVDF-HFP共混后得到了固态单离子导体聚合物电解质。HPCPEG含量为60 wt%的电解质表现出优异的电化学性能:离子电导率25°C时达到2.3×10-5 S cm-1,85°C时达到1.2×10-4 S cm-1;离子迁移数达到0.86;电化学稳定窗口达到4.8 V（Li+/Li）。该电解质的离子电导率比已报道的羧酸盐类单离子导体高2-3个数量级。超支化聚合物HPCPEG较高的自由体积、非结晶性以及结构中交替分布的羧酸根基团和PEG9类冠醚结构之间对锂离子传导的协同作用,共同赋予了单离子聚合物电解质优异的离子电导率。3.支化度对超支化聚合物电解质离子电导率的影响规律。构筑了具有不同支化度的超支化聚合物电解质,阐述了超支化拓扑结构对聚合物电解质性能的影响规律。通过控制AB2型单体3-乙基-3-羟甲基-环氧丁烷阳离子开环聚合的反应温度,得到了具有不同支化度的超支化聚醚HBPO。反应结束后,向反应溶液中加入第二单体环氧乙烷,得到了一系列不同支化度HBPO为核,PEO为臂的超支化多臂共聚物HBPO-star-PEO（简称HSP）。将HBPO或HSP与PVDF-HFP、Li TFSI共混制备固态聚合物电解质,发现HBPO/PVDF-HFP/Li TFSI电解质在25°C到85°C温度范围内的离子电导率约为10-8到10-6 S cm-1,并且随着HBPO的支化度从8%增加到47%,所得到的电解质的离子电导率提高1-2倍;相比而言,HSP/PVDF-HFP/Li TFSI电解质在25°C到85°C的温度范围内的离子电导率约为10-7到10-4 S cm-1,并且随着HBPO核的支化度从8%增加到47%,所得到的电解质的离子电导率提高7-9倍。向HSP/PVDF-HFP/Li TFSI电解质中加入40 wt%的离子液体EMITFSI,可以进一步提高电解质的离子电导率,在25°C到85°C温度范围内约为10-6到10-3S cm-1,并且随着HBPO核的支化度从8%增加到47%,所得到的电解质的离子电导率提高约20倍。因此,聚合物电解质的离子电导率随着支化度的增加而提高,表明支化度高的超支化聚合物的拓扑结构更有利于锂离子在聚合物中的传导。
管翔[10]（2020）在《锂单离子凝胶态聚合物电解质的合成以及其在锂金属电池中的应用》文中提出人类生活水平的提高使得对能源的需求也日渐升高。应用广泛的优点让锂离子电池的重要性不言而喻。但是,比容量低已越来越成为限制其发展的瓶颈。锂金属电池理论上可大幅提升比容量,但是锂枝晶生长可造成电池的不稳定与不安全性,因而,设计能抑制锂枝晶生长的电解质对优化锂金属电池具有重要的意义。本文为抑制锂金属电池的枝晶生长,通过原位交联法制备了锂单离子凝胶态聚合物电解质,并对不同交联度的聚合物电解质进行了物理性能和电化学性能分析,得出最优的交联比例,揭示了该凝胶电解质的作用机理。主要研究内容如下:1.合成了一系列带有强极性基团的锂单离子单体,包括对苯乙烯基三氟甲基磺酰亚胺锂（LiSTFSI）和乙烯基双苯磺酰亚胺锂（LiSSPSI）,通过核磁共振氢谱以及红外光谱分别检测了这两种单体的结构。2.通过原位交联的方法,以AIBN作为引发剂,成功合成了侧链为STFSI-基团、含有不同比例的交联剂和单体的聚合物膜（Single Lithium Ion Membranes,SLIMs）,并将SLIMs 浸泡在电解液（1.0 M LiTFSI,0.1 M LiNO3 in DME:DOL=1:1 vol%）中,待吸收饱和后,得到了锂单离子凝胶态聚合物电解质（Single Lithium Ion Gel Polymer Electrolytes,SLIGPEs）。通过场发射扫描电镜对膜的表面和截面形貌进行了分析,证明该电解质膜具有均一稳定的结构可与电极界面接触良好。通过红外光谱分析了不同交联度的SLIMs,通过热重分析得到了 SLIMs的热分解温度。根据SLIMs的热重分析结果和X射线衍射结果,对合成的聚合物膜中STFSI-基团的接枝含量进行了计算,得到的结果与投料质量分数基本一致。通过差示扫描量热分析,测试其玻璃化转变温度（Tg）,证明其在温度测试范围内都保持无定形状态,SLIMs聚合物膜的X射线衍射图数据也验证了这一点,而无定形的SLIMs可促进锂离子在电解质中的传导。3.聚合物膜SLIMs的亲水性可影响液体电解质吸液量,从而影响凝胶态电解质的离子电导率。因此,对其进行了接触角测试。分析发现,SLIMs的接触角均小于90°,证明其亲水性较高。通过电解液吸液量的测试,直观的表征了 SLIMs的吸液能力,为制备凝胶态聚合物电解质所需的浸泡的时间提供了依据。通过拉伸测试以及动态热机械分析,分别对SLIMs优良的机械性能和SLIGPEs的结构热稳定性进行了验证。4.通过阻抗测试表征了SLIGPEs在20-90℃变温电导率,结果表明,电导率随温度的变化符合阿伦尼乌斯方程规律,说明电解质的结构在20-90℃温度范围内非常稳定。通过计时电流法测试了SLIGPEs的锂离子迁移数,发现SLIGPEs的锂离子迁移数均高于传统双离子液态电解质（0.3-0.4）,证明了其侧链STFSI-基团对阴离子移动具有抑制作用。此外,分别通过线性扫描伏安法和老化阻抗测试,说明其具有较宽的电化学稳定窗口和长时间稳定性。5.通过室温下、不同电流密度下的锂对称半电池充放电循环测试,表征了其动态界面稳定性以及循环稳定性。结果发现,SLIGPE-2具有相对较小的极化电势和更高的长时间循环稳定性,说明其比SLIGPE-0具有更优良的循环可逆性和稳定性。上述规律并不会因电流密度的增加而改变。并且,当电流密度为0.1mA·cm-2时,SLIGPE-0因极化电势过高而短路,而SLIGPE-2仍能正常循环超过600 h,进一步说明了侧链STFSI-基团对电池大电流下循环性能的提升。通过全电池测试表征了 LiFePO4/SLIGPEs/Li的充放电容量和倍率性能,相比于SLIGPE-0,SLIGPE-2表现出了更高的循环稳定性、充放电比容量和倍率性能。通过场发射扫描电镜表征了 0.1 C循环150圈后LiFePO4/SLIGPEs/Li中的锂金属负极,发现SLIGPE-2电池中锂金属负极表面无明显的锂枝晶的生长,而SLIGPE-0的锂金属负极表面则有明显的锂枝晶,证明了锂单离子侧链基团对抑制锂枝晶生长的显着作用。结合DFT计算,验证了侧链STFSI-基团与电解质中自由阴阳离子的作用。
二、固态单离子聚合物电解质的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、固态单离子聚合物电解质的研究进展（论文提纲范文）
（1）安全固态锂电池室温聚合物基电解质的研究进展（论文提纲范文）
| 1 全固态聚合物电解质 |
| 1.1 物理方法改性 |
| 1.1.1 聚合物共混改性法 |
| 1.1.2 结晶行为控制 |
| 1.1.3 多层聚合物电解质 |
| 1.2 化学方法改性 |
| 1.2.1 共聚改性法 |
| 1.2.2 接枝改性法 |
| 1.2.3 支化改性法 |
| 1.2.4 交联改性法 |
| 1.2.5 自修复聚合物 |
| 1.2.6 单离子导体 |
| 2 准固态聚合物电解质 |
| 2.1 分子结构设计 |
| 2.2 添加增塑剂 |
| 2.3 无机填料复合 |
| 2.4 原位聚合法 |
| 2.4.1 自由基聚合 |
| 2.4.2 离子开环聚合 |
| 3 结语与展望 |
（2）可溶聚酰亚胺基单离子凝胶聚合物电解质的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概括 |
| 1.2.1 锂离子电池发展 |
| 1.2.2 锂离子电池的构造及特点 |
| 1.2.3 锂离子电池工作原理 |
| 1.3 聚合物电解质研究进展 |
| 1.3.1 聚合物电解质的发展与分类 |
| 1.3.2 凝胶聚合物电解质 |
| 1.3.3 单离子凝胶聚合物电解质 |
| 1.3.4 研究内容和意义 |
| 第二章 实验部分与测试方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 正极片的制备及电池的组装 |
| 2.4 单离子凝胶聚合物电解质(SIGPEs)的表征 |
| 2.4.1 单离子聚合物电解质(SIPE)的物理性质表征 |
| 2.4.1.1 核磁共振谱图 |
| 2.4.1.2 傅立叶红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.1.3 热失重分析 |
| 2.4.1.4 分子量测定 |
| 2.4.1.5 微观形貌分析 |
| 2.4.1.6 机械强度 |
| 2.4.2 单离子凝胶聚合物电解质(SIGPE)的电化学性质表征 |
| 2.4.2.1 离子电导率 |
| 2.4.2.2 氧化还原稳定性 |
| 2.4.2.3 锂离子迁移数 |
| 2.4.2.4 锂剥离/沉积稳定性 |
| 2.4.2.5 电池的循环及倍率性能 |
| 第三章 紫外辐照原位交联法制备单离子交联聚合物电解质及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 4-苯乙烯磺酰(苯磺酰)亚胺锂的合成及表征 |
| 3.2.2 双键聚酰亚胺的合成及结构表征 |
| 3.2.3 双键聚酰亚胺基单离子交联凝胶聚合物电解质的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 DPI-SIPE的物理特性表征及分析 |
| 3.3.1.1 热稳定性表征 |
| 3.3.1.2 双键聚酰亚胺单离子聚合物电解质的形貌表征 |
| 3.3.2 DPI-SIGPE电化学性能研究 |
| 3.3.2.1 离子电导率 |
| 3.3.2.2 电化学窗口 |
| 3.3.2.3 锂离子迁移数及锂的剥离沉积 |
| 3.3.2.4 循环及倍率性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 威廉姆森反应制备单离子凝胶聚合物电解质及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 3-氯丙基三氟甲基磺酰亚胺锂(Li CPSI)的合成及表征 |
| 4.2.2 含羟基聚酰亚胺的合成及结构表征 |
| 4.2.3 威廉姆森反应制备锂单离子聚合物及结构表征 |
| 4.2.4 聚酰亚胺单离子凝胶聚合物电解质的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PI-SIPE的物理性能表征 |
| 4.3.1.1 热稳定性表征 |
| 4.3.1.2 机械性能测试 |
| 4.3.1.3 聚酰亚胺单离子聚合物电解质的形貌表征 |
| 4.3.2 PI-SIGPE的电化学性能研究 |
| 4.3.2.1 离子电导率 |
| 4.3.2.2 电化学窗口 |
| 4.3.2.3 锂离子迁移数及锂的剥离沉积 |
| 4.3.2.4 循环及倍率性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（3）可溶聚芳醚类单离子凝胶聚合物电解质的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 锂离子电池的概述 |
| 1.3 固态电解质 |
| 1.4 单离子聚合物电解质 |
| 1.4.1 单离子聚合物电解质的优点 |
| 1.4.2 单离子聚合物电解质的缺点 |
| 1.5 单离子凝胶聚合物电解质 |
| 1.5.1 单离子凝胶聚合物电解质的锂离子传输机理 |
| 1.5.2 单离子凝胶聚合物电解质的增塑剂 |
| 1.5.3 单离子凝胶聚合物电解质的性能要求 |
| 1.5.4 单离子凝胶聚合物电解质阴离子基团的种类 |
| 1.5.4.1 羧酸阴离子 |
| 1.5.4.2 磺酸阴离子 |
| 1.5.4.3 磺酰亚胺阴离子 |
| 1.5.4.4 四面体硼酸阴离子 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第2章 实验试剂与表征测试 |
| 2.1 主要试剂 |
| 2.2 实验测试仪器 |
| 2.3 单离子聚合物的结构表征 |
| 2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.3.2 核磁共振氢谱(~1H NMR)、氟谱(~(19)F NMR)和碳谱(~(13)C NMR) |
| 2.3.3 高效凝胶渗透色谱(GPC) |
| 2.3.4 热失重曲线(TGA) |
| 2.4 单离子凝胶聚合物电解质的性能测试 |
| 2.4.1 微观结构分析 |
| 2.4.2 尺寸稳定性 |
| 2.4.3 力学强度 |
| 2.4.4 吸液率 |
| 2.4.5 离子电导率 |
| 2.4.6 电化学稳定性 |
| 2.4.7 锂离子迁移数 |
| 2.4.8 电池的倍率性能和循环性能 |
| 2.4.9 锂剥离/沉积稳定性 |
| 第3章 聚醚砜单离子凝胶聚合物电解质的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 含羟基聚醚砜(PES-OH)的制备 |
| 3.2.2 有机锂盐3-氯丙烷磺酰基三氟甲磺酰亚氨锂(Li CPSI)的合成 |
| 3.2.3 聚醚砜单离子聚合物(PES-Li CPSI)的合成 |
| 3.2.4 聚醚砜单离子凝胶聚合物电解质(PES-GPE)的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 聚醚砜单离子聚合物的结构表征 |
| 3.3.1.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征 |
| 3.3.1.2 核磁(NMR)表征 |
| 3.3.1.3 高效凝胶渗透色谱(GPC)表征 |
| 3.3.2 聚醚砜单离子聚合物电解质的物理性质表征 |
| 3.3.2.1 热稳定性表征 |
| 3.3.2.2 机械性能测试 |
| 3.3.3 聚醚砜单离子聚合物电解质(PES-SIPE)的形貌表征 |
| 3.3.4 聚醚砜单离子凝胶聚合物电解质(PES-GPE)的电化学性能 |
| 3.3.4.1 离子电导率 |
| 3.3.4.2 电化学稳定窗口及锂离子迁移数 |
| 3.3.4.3 电池性能测试 |
| 3.3.4.4 锂金属稳定性测试 |
| 3.3.4.5 传输机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 聚芳醚酮单离子凝胶聚合物电解质的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 烯丙基聚芳醚酮PAEK_(50)的制备 |
| 4.2.2 有机锂盐(4-苯乙烯磺酰基)(三氟甲磺酰)亚氨锂(Li STFSI)的合成 |
| 4.2.3 聚芳醚酮单离子聚合物(PAEK-Li STFSI)的合成 |
| 4.2.4 聚芳醚酮单离子凝胶聚合物电解质(PAEK-GPE)的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 聚芳醚酮单离子聚合物的结构表征 |
| 4.3.1.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征 |
| 4.3.1.2 核磁(NMR)表征 |
| 4.3.1.3 高效凝胶渗透色谱(GPC)表征 |
| 4.3.2 聚芳醚酮单离子聚合物电解质的物理性质表征 |
| 4.3.2.1 热学性质表征 |
| 4.3.2.2 机械性能测试 |
| 4.3.3 聚芳醚酮单离子聚合物电解质(PAEK-SIPE)的形貌表征 |
| 4.3.4 聚芳醚酮单离子凝胶聚合物电解质(PAEK-GPE)的电化学性能 |
| 4.3.4.1 离子电导率 |
| 4.3.4.2 电化学稳定窗口及锂离子迁移数 |
| 4.3.4.3 电池性能测试 |
| 4.3.4.4 锂剥离/沉积稳定性测试 |
| 4.3.4.5 传输机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（4）PEO基固态聚合物电解质的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 固态锂金属电池 |
| 1.1.2 固态电解质 |
| 1.2 聚合物固态电解质基本原理 |
| 1.2.1 离子传输机理 |
| 1.2.2 离子迁移数 |
| 1.2.3 电化学稳定性 |
| 1.3 聚合物固态电解质的基体分类 |
| 1.3.1 聚醚 |
| 1.3.2 聚碳酸酯 |
| 1.3.3 聚酯 |
| 1.3.4 腈类聚合物 |
| 1.3.5 含氟聚合物 |
| 1.3.6 聚硅氧烷 |
| 1.4 聚合物固态电解质的研究进展 |
| 1.4.1 提高离子电导率 |
| 1.4.2 提高离子选择性 |
| 1.4.3 提高界面稳定性 |
| 1.4.4 提高界面接触性 |
| 1.5 选题依据和主要研究内容 |
| 第二章 实验试剂、设备与表征方法 |
| 2.1 实验试剂与设备 |
| 2.2 结构分析与表征 |
| 2.2.1 材料结构表征 |
| 2.2.2 电化学性能表征 |
| 第三章 Ag掺杂MnO_2的制备及其在PEO基复合固态电解质的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 水热合成法制备Ag掺杂MnO_2 |
| 3.2.2 浇筑法制备复合固态电解质 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料结构表征 |
| 3.3.2 电化学性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 含有锌离子的SPEs的制备及其在LMBs中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 自由基聚合制备含有锌离子的SPEs |
| 4.2.2 浇筑法制备PEO基SPEs |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料结构表征 |
| 4.3.2 电化学性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）端基改性PEO基固态聚合物电解质及复合电解质的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的研究进程 |
| 1.2.2 锂离子电池组成及工作原理 |
| 1.3 固态电解质概述 |
| 1.3.1 固态电解质分类 |
| 1.3.2 固态聚合物电解质分类 |
| 1.4 PEO基固态聚合物电解质的改性研究 |
| 1.4.1 PEO基固态聚合物电解质的优势与不足 |
| 1.4.2 PEO基固态聚合物电解质的常用改性方法 |
| 1.5 本论文选题依据与研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 结构与形貌表征 |
| 2.2.2 电化学性能测试 |
| 2.2.3 电池组装及性能测试 |
| 第三章 端基改性PEO基固态聚合物电解质的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PTBAE的制备 |
| 3.2.2 PTBAE-SPE的制备 |
| 3.2.3 结构表征 |
| 3.2.4 电化学表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构与物化性质表征 |
| 3.3.2 电化学性能测试 |
| 3.3.3 固态电池的性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3/PTBAE复合型固态电解质的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 复合固态电解质膜的制备 |
| 4.2.2 结构与形貌表征 |
| 4.2.3 固态电池电化学性能表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 结构与性能表征 |
| 4.3.2 电化学性能及电池性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表论文及着作情况 |
（6）用于固态电池的聚合物离子导体和混合导体设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 锂离子电池研究进展 |
| 2.2 聚合物离子导体和混合导体 |
| 2.2.1 聚合物电解质 |
| 2.2.2 离子-电子混合导体聚合物 |
| 2.3 固态锂电池中的界面 |
| 2.3.1 固态电池复合正极的界面 |
| 2.3.2 固态锂电池复合正极的结构设计 |
| 2.3.3 固态锂电池金属锂负极的界面 |
| 2.4 研究内容及创新点 |
| 2.4.1 选题依据及研究内容 |
| 2.4.2 创新点 |
| 3 实验用品及表征方法 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验仪器 |
| 3.3 材料表征方法 |
| 3.3.1 理化性能表征 |
| 3.3.2 电化学分析方法 |
| 4 LiPVFM基单离子导体聚合物电解质及其离子传导机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 制备方法 |
| 4.3 LiPVFM与LiODFB的相互作用 |
| 4.4 LiPVFM/LiODFB离子导体作为电解质的性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 锂离子-电子双导电聚合物设计及固态电池柔性正极的构建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 制备方法 |
| 5.3 DCP的结构表征及分析 |
| 5.4 DCP的理化性能表征及分析 |
| 5.5 DCP基固态锂金属电池的性能表征 |
| 5.6 DCP基复合正极的界面兼容性 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 新型“Polymer in Salt”型高电压固态聚合物电解质的设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 PISE的制备方法 |
| 6.3 PISE的结构表征 |
| 6.4 PISE的理化性能 |
| 6.5 PISE与电极的界面稳定性 |
| 6.6 PISE基电池的电化学性能 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 聚合物离子导体在固态锂电池中的研究 |
| 1.2.1 聚合物固态锂电池的简介 |
| 1.2.2 聚合物离子导体在固态锂电池中的发展 |
| 1.2.3 聚合物固态电解质隔膜的性能要求 |
| 1.3 聚合物离子导体在质子交换膜燃料电池中的研究 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池的简介 |
| 1.3.2 聚合物离子导体在质子交换膜燃料电池中的发展 |
| 1.4 研究的目的和意义 |
| 1.5 研究的主要内容与创新性 |
| 第二章 实验样品的表征与测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 实验仪器 |
| 2.4 实验材料及仪器部分简介 |
| 2.5 样品的测试与表征方法 |
| 2.5.1 样品的物理性能测试 |
| 2.5.2 电化学测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 聚合物离子导体在固态电解质中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的制备与表征测试 |
| 3.2.1 固态电解质隔膜的制备 |
| 3.2.2 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的表征测试 |
| 3.2.3 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的热分析 |
| 3.2.4 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的机械强度分析 |
| 3.2.5 PVDF-PFSA固态电解质隔膜的电化学性能测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 聚合物离子导体在燃料电池中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PVDF-PFSA质子交换膜的制备与电池组装 |
| 4.2.1 质子交换膜的制备 |
| 4.2.2 膜电极的制备与燃料电池的组装 |
| 4.3 PVDF-PFSA质子交换膜性能测试与结果 |
| 4.3.1 质子交换膜表面形貌SEM对比图 |
| 4.3.2 质子交换膜的表征测试 |
| 4.3.3 质子交换膜的溶胀率与吸水率计算 |
| 4.3.4 质子交换膜的电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）单离子导体聚合物电解质研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 聚合物电解质 |
| 1.1 聚合物电解质的关键参数 |
| 1.1.1 离子电导率 |
| 1.1.2 锂离子迁移数 |
| 1.1.3 机械性能 |
| 1.1.4 电化学稳定窗口 |
| 1.1.5 热稳定性 |
| 1.2 聚合物电解质的分类 |
| 2 单离子导体聚合物电解质 |
| 2.1 羧酸型 |
| 2.2 磺酸型 |
| 2.3 硼酸型 |
| 2.4 磺酰亚胺型 |
| 2.5 其他结构 |
| 2.6 阴离子受体 |
| 3 总结与展望 |
（9）新型固态聚合物电解质的合成及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 聚合物电解质 |
| 1.2.1 基于线性聚合物的聚合物电解质 |
| 1.2.2 基于支化聚合物的聚合物电解质 |
| 1.2.3 基于交联聚合物的聚合物电解质 |
| 1.2.4 基于树枝状支化聚合物的聚合物电解质 |
| 1.3 聚合物电解质膜的制备方法 |
| 1.4 高性能聚合物电解质 |
| 1.4.1 高机械强度 |
| 1.4.2 高离子迁移数 |
| 1.4.3 良好的电极-电解质界面性质 |
| 1.5 本文的立意、主要内容及创新点 |
| 第二章 基于交替结构聚离子液体的高性能固态聚合物电解质的制备和性能表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验原料、仪器、设备 |
| 2.2.2 聚离子液体PPa B-MT的合成 |
| 2.2.3 聚合物电解质薄膜的制备 |
| 2.2.4 结构表征与物理性能测试方法 |
| 2.2.5 电化学性能测试与表征方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 聚离子液体的合成与表征 |
| 2.3.2 聚合物电解质电化学性能的表征 |
| 2.3.3 固态聚合物电解质的机械性能和结构表征 |
| 2.3.4 固态电解质相分离的原因 |
| 2.3.5 固态聚合物电解质相分离程度与离子电导率的关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于超支化聚合物的单离子固态电解质的制备和性能表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验原料、仪器、设备 |
| 3.2.2 超支化聚合物HPCPEG和 HPCEG的合成 |
| 3.2.3 聚合物电解质薄膜的制备 |
| 3.2.4 结构表征与物理性能测试方法 |
| 3.2.5 电化学性能测试与表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 HPCPEG的合成与表征 |
| 3.3.2 HPCEG的合成与表征 |
| 3.3.3 聚合物电解质膜的物理性能表征 |
| 3.3.4 聚合物电解质膜的电化学性能表征 |
| 3.3.5 聚合物电解质中离子传导机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 支化度对超支化聚合物电解质离子电导率的影响规律 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验原料、仪器、设备 |
| 4.2.2 离子液体EMITFSI的合成 |
| 4.2.3 不同支化度的HBPO及其共聚物HBPO-star-PEO的合成 |
| 4.2.4 聚合物电解质薄膜的制备 |
| 4.2.5 结构表征与物理性能测试方法 |
| 4.2.6 电化学性能测试与表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 离子液体的合成与表征 |
| 4.3.2 HBPO和 HBPO-star-PEO的表征 |
| 4.3.3 基于HBPO聚合物电解质的性能研究 |
| 4.3.4 基于HSP聚合物电解质的物理性能和电化学性能研究 |
| 4.3.5 含离子液体的HBPO-star-PEO聚合物电解质的性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 论文的主要内容和结论 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表或投寄的论文 |
| 致谢 |
（10）锂单离子凝胶态聚合物电解质的合成以及其在锂金属电池中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展 |
| 1.2.2 锂离子电池的构造及特点 |
| 1.2.3 锂离子电池正极材料 |
| 1.2.4 锂离子电池负极材料 |
| 1.3 锂金属电池概述 |
| 1.3.1 锂金属电池的发展 |
| 1.3.2 锂金属电池优化方法 |
| 1.4 聚合物电解质研究进展 |
| 1.4.1 聚合物电解质的发展与分类 |
| 1.4.2 凝胶态聚合物电解质 |
| 1.4.3 锂单离子聚合物电解质及其结构设计 |
| 1.5 研究内容和意义 |
| 第2章 实验材料与测试方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验主要仪器 |
| 2.3 正极材料的制备以及电池组装 |
| 2.3.1 正极材料的制备 |
| 2.3.2 电池组装 |
| 2.4 锂单离子凝胶态聚合物电解质(SLIGPEs)的表征 |
| 2.4.1 锂单离子聚合物膜(SLIMs)的物理性质表征 |
| 2.4.2 锂单离子凝胶态聚合物电解质(SLIGPEs)的电化学性能表征以及DFT计算 |
| 第3章 两种锂单离子单体的合成和表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 苯乙烯基三氟甲基磺酰亚胺锂(LiSTFSI)的合成 |
| 3.2.2 乙烯基双苯磺酰亚胺锂(LiSSPSI)的合成 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 苯乙烯基三氟甲基磺酰亚胺锂(LiSTFSI)的结构表征 |
| 3.3.2 乙烯基双苯磺酰亚胺锂(LiSSPSI)的结构表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 原位交联法制备锂单离子聚合物电解质膜(SLIMs)及其物理性质表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 表面形貌及SEM分析 |
| 4.3.2 FITR及XRD分析 |
| 4.3.3 TGA及DSC分析 |
| 4.3.4 接触角及吸液量测试 |
| 4.3.5 机械性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 锂单离子凝胶态聚合物电解质(SLIGPEs)的电化学性能分析和DFT理论计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 离子电导率分析 |
| 5.2.2 锂离子迁移数分析 |
| 5.2.3 老化阻抗测试 |
| 5.2.4 LSV分析以及界面稳定性分析 |
| 5.2.5 磷酸铁锂全电池循环稳定性以倍率测试分析 |
| 5.2.6 DFT理论计算 |
| 5.2.7 锂单离子凝胶态聚合物电解质在高温下的电化学性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 在读期间发表论文情况 |
四、固态单离子聚合物电解质的研究进展（论文参考文献）
- [1]安全固态锂电池室温聚合物基电解质的研究进展[J]. 邹文洪,樊佑,张焱焱,白正帅,汤育欣. 化工进展, 2021(09)
- [2]可溶聚酰亚胺基单离子凝胶聚合物电解质的制备及性能研究[D]. 梁笑笑. 长春工业大学, 2021(08)
- [3]可溶聚芳醚类单离子凝胶聚合物电解质的制备与性能研究[D]. 尤莹雪. 长春工业大学, 2021(08)
- [4]PEO基固态聚合物电解质的制备及其性能研究[D]. 曾振. 山东大学, 2021(12)
- [5]端基改性PEO基固态聚合物电解质及复合电解质的制备与性能研究[D]. 赵晨. 东北师范大学, 2021(12)
- [6]用于固态电池的聚合物离子导体和混合导体设计[D]. 李昊. 北京科技大学, 2021(08)
- [7]聚偏氟乙烯/全氟磺酸聚合物离子导体在电池中性能研究[D]. 张星意. 电子科技大学, 2021(01)
- [8]单离子导体聚合物电解质研究进展[J]. 王旭尧,刘姝伶,闫晓丹,张灵志. 新能源进展, 2020(05)
- [9]新型固态聚合物电解质的合成及性能研究[D]. 张梦. 上海交通大学, 2020(01)
- [10]锂单离子凝胶态聚合物电解质的合成以及其在锂金属电池中的应用[D]. 管翔. 华东理工大学, 2020(01)