PEG基聚合物电解质的制备及全固态锂离子电池循环性能的研究.pdfVIP

分类号密级

UDC论文编号

硕士学位论文

论文题目：PEG基聚合物电解质的

制备及全固态锂离子电池

循环性能的研究

研究生：曾辉辉

导师：施德安

专业：材料物理与化学

研究方向：聚合物锂离子电池

2017年4月

PreparationofPEG-basedpolymerelectrolytesand

theelectrochemicalpropertiesofall-solid-statelithiumion

batteries

AThesisSubmittedfortheDegreeofMaster

Candidate：ZengHuihui

Supervisor：Prof.ShiDean

HubeiUniversity

Wuhan,China

PEG基聚合物电解质的制备及全固态锂离子电

池循环性能的研究

摘要

全固态聚合物锂离子电池，因其具有多种优异的性能（高安全性、较高的能量密度

以及更宽的工作温度）成为未来最有前景的二次储能设备。聚乙二醇（PEO），因其具

有较强的溶锂能力而被作为聚合物电解质的基体材料。研究者们也对其普遍地展开了研

究。PEO是一种半结晶态的物质，高分子量的PEO容易结晶，阻碍锂离子在无定型相

的迁移；而低分子量的PEO又没有强度。为此，必须对PEO加以改性，如通过共混、

共聚、掺杂等方法抑制PEO的结晶行为，在提高锂离子电导率的同时也能够保证一定

的机械强度。

本论文采用共聚和交联的方法，制备了高PEG含量且不结晶的PEG基共聚物。将

4’4’’4’’’-三苯甲烷三异氰酸酯（TTI）、聚乙二醇单甲醚（MPEG）、聚乙二醇（PEG）作

为原料，通过简单的“一锅法”缩聚制备了具有一定自交联性能的梳状聚合物。其中

TTI不仅作为桥连剂与PEG和MPEG反应形成PEG主链和侧链，也作为交联剂通过热

处理与共聚物链的端羟基反应形成交联结构聚合物，为聚合物提供一定的机械强度。通

过红外及核磁手段证实了该聚合物的合成，DSC和TG的结果表明在共聚之后聚合物是

非晶状态且具有良好的热稳定性。加入锂盐LiTFSI形成聚合物电解质（SPE）。SPE1000

-4S·cm-1；室温下，

（EO:Li=20:1）在60℃下，电化学窗口达到4.71V，离子电导率为10

-5-1

电导率达到2.2×10S·cm，离子迁移数为0.61。本论文制备的PEG基梳状共聚物电解

质展现出良好的热稳定性、一定的机械强度、较宽的电化学窗口、高的离子电导率和高

离子迁移数，为锂离子电池聚合物电解质提供了一个良好的选择。

将合成的聚合物电解质、锂片和商用正极片组装全固态聚合物锂离子电池测试其充

-1

放电性能。在60℃下