開題報告1研究背景及意義

2090年代出現(xiàn)的綠色高能環(huán)保電池，含有比功率高、能[1]現(xiàn)在鋰離子電池所使用的電解質(zhì)重要是鋰鹽的有機(jī)溶劑，但是這種液體電解質(zhì)存在漏液現(xiàn)象從而造成電池安全性不佳、循環(huán)壽命不夠長。因此，研究和開發(fā)固體電解質(zhì)成為一種必然需求。固態(tài)聚合物電解質(zhì)重要是由聚合物和鹽構(gòu)成的一類新型的離子導(dǎo)體，它不僅起到電解質(zhì)的作用，并且充當(dāng)了電池的隔閡，大大提高了電池的安全性能。除了含有液體電解質(zhì)的優(yōu)良性能，聚合物電解質(zhì)含有質(zhì)輕、成[2]高比能量、長壽命和低溫性能良好的能源。因而聚合物電解質(zhì)的研發(fā)更有助于便攜式電子產(chǎn)品向小型化、輕量化和薄膜化發(fā)展。（＞4.5VPEO是研究最早、也是現(xiàn)在研究最廣泛的聚合物基體之一。PEO含有溶解鋰要提高聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能，必須明確電解質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)制?，F(xiàn)在對于聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)制的研究重要形成兩種觀點(diǎn)：一種是非晶區(qū)導(dǎo)電機(jī)制，一種是晶區(qū)導(dǎo)電機(jī)制。兩者的區(qū)別在于，前者認(rèn)為鋰離子的傳輸只存在于非晶區(qū)，依靠O分子鏈的運(yùn)動帶動鋰離子的遷移；而后者認(rèn)為復(fù)合結(jié)晶相能夠?yàn)殇囯x子的傳在離子傳輸通道中確保只有鋰離子的傳輸，從而提高了鋰離子遷移數(shù)。[5]O-程的重復(fù)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子的快速遷移，即鋰離子的遷移是藉鏈段由一種配Li-OL-O11PEOPEO結(jié)晶度的減少，復(fù)合體系的電導(dǎo)率明顯提高，特別是諸多體系的室溫電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于80~120℃時的電導(dǎo)率。如圖2所示，在P(EO)20LiTFSI+xBMPyTFSI電解質(zhì)[6]BMPyTFSI，60~70PEOPEO晶體2P(EO)20LiTFSI+xBMPyTFSIlogσ-1/TW.A.Henderson等[7]PEO-LiClO4P(EO)6:LiClO4從非概為2×10-9S/cm，這比同樣非晶的電解質(zhì)的電導(dǎo)率低了兩個數(shù)量級。非晶的P(EO)10:LiClO4PEO晶體的出現(xiàn)，電導(dǎo)率也明顯下圖3PEO-LiClO4電解質(zhì)從熔融驟冷至25℃的等溫電導(dǎo)率及XRD(a)EO/Li=6（b）EO/Li=1056℃后的電導(dǎo)率4EO:Li=50PEO:LiTFSI58℃PEO基體的規(guī)整性，減少體系的結(jié)晶度，增加分子鏈的活動性。研究人員通過共PEOPEO及LiClO4Lewis酸互相作用提高了鹽離子的解離[10]。5oMWCNTsPEO-LiClO4DSC..PEO32個醚氧原子，結(jié)晶區(qū)的醚5；陰離子位于管道之外。6P(EO)6:LiXF6（X=P,As,Sb）并且電導(dǎo)率比完全非晶的樣品高一種數(shù)量級[14-15]（7。根據(jù)實(shí)驗(yàn)成果推測的8所示，鋰離子被包裹在由五個醚7P(EO)6:LiPF6（●，P(EO)6:LiAsF6（■，P(EO)6:LiAsF6（▲）P(EO)6:LiSbF6（○）8P(EO)6:LiXF6（X=P,As,Sb）該組又發(fā)表了PEO與不同堿金屬鹽復(fù)合的電解質(zhì)體系[16]，發(fā)現(xiàn)在6:1復(fù)合物還要高（9。9PEONaAsF6,NaPF6,KAsF6,RbAsF68:1.1010PEO-LiIMarzantowiczPEO-LiTFSI電解質(zhì)體系的研究表明在較低溫度下1111PEO:LiTFSI3:112比，14:1電解質(zhì)的活動性較差，含有一定的結(jié)晶度，載流子數(shù)量較少。作者認(rèn)為12TgPEOY.Gao等人[22]13CPEO-LiClO4復(fù)合物晶體的構(gòu)jump，c軸傳輸。這也證明了晶區(qū)導(dǎo)電的機(jī)理。G.PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電機(jī)制。1、PEO考察制備辦法（溶液共混和機(jī)械共混、鋰鹽含量、鋰鹽種類（LiClO4LiTFSINCl4（晶體形貌、晶體構(gòu)造等方面的影響，明確不同條件下電解質(zhì)體系的結(jié)晶特點(diǎn)，得到不同結(jié)晶形態(tài)的聚合物電解質(zhì)。2、PEO3、PEOXRD、固態(tài)核磁等技術(shù)研究體系結(jié)晶狀態(tài)變化對電解質(zhì)膜中鋰離子PEO基固態(tài)聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電機(jī)制。.9-.5.1-.12.1-.6陳振興.高分子電池材料.北京:化學(xué)工業(yè)出版社鄭洪河.鋰離子電池電解質(zhì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社吳宇平,張漢平,吳鋒等.聚合物鋰離子電池.北京:化學(xué)工業(yè)出版社MeyerWH.PolymerElectrolytesforLithium-IonBatteries.AdvancedMaterials,1998,10ChengH,ZhuC,HuangB,etal.SynthesisandElectrochemicalCharacterizationofPEO-basedPolymerElectrolyteswithRoomTemperatureIonicLiquids.ElectrochimicaActa,,HendersonWA,PasseriniS.IonicConductivityinCrystalline-AmorphousPolymerElectrolytes-P(EO)6:LiXPhases.ElectrochemistryCommunications,,5(7):575-578.MarzantowiczM,DygasJR,KrokF,etal.InSituMicroscopeandImpedanceStudyofPolymerElectrolytes.ElectrochimicaActa,,51(8-9):1713-1727.FergusJW.CeramicandPolymericSolidElectrolytesforLithium-IonBatteries.JournalofPowerSources,,195(15):4554-4569.ZhouD,MeiXG,QuyangJY.IonicConductivityEnhancementofOxide-LiClO4ElectrolytebyAddingFunctionalizedMulti-WalledCarbonNanotubes.TheJournalofPhysicalChemistryC,,115(33):16688-16694.AndreevYG,BrucePG.PolymerElectrolyteStructureandItsImplications.ElectrochimicaActa,,45(8-9):1417-1423.MacGlashanGS,AndreevYG,BrucePG.Structureofthepolymerelectrolytepoly(ethyleneoxide)6:LiAsF6.Nature,1999,398:792-794.GadjourovaZ,MareroDM,AndersonKH,etal.StructuresofthePolymerElectrolyteComplexesPEO6:LiXF6(X=P,Sb),DetreminedfromNeutronPowderDiffractionData.ChemistryofMaterials,,13(4):1282-1285.GadjourovaZ,AndreevYG,TunstallDP,BrucePG.IonicConductivityinCrystallinePolymerElectrolytes.Nature,,412:520-523.StoevaZ,Martin-LitasI,StauntonE,etal.IonicConductivityintheCrystallinePolymerElectrolytesPEO6:LiXF6,X=P,As,Sb.JournaloftheAmericanChemicalSociety,,ZhangCH,GambleS,AinsworthD,etal.AlkaliMetalCrystallinePolymerElectrolytes.NatureMaterials,,8:580-584.GolodnitskyD,LivshitsE,RosenbergY,etal.Stretching-InducedChangesinIon-PolymerInteractionsinSemicrystallineLiI-P(EO)nPolymerElectrolytes.SolidStateIonics,,147(3-4):265-MarzantowiczM,DygasJR,KrokF,etal.InfluenceofCrystallineComplexesonElectricalPropertiesofPEO:LiTFSIElectrolyte.ElectrochimicaActa,,53(4):1518-1526.MarzantowiczM,KrokF,DygasJR,etal.TheInfluenceofPhaseSegregationonPropertiesofSemicrystallinePEO:LiTFSIElectrolytes.SolidStateIonics,,179(27-32):1670-1678.Fullerton-ShireySK,MaranasJK.EffectofLiClO4ontheStructureandMobilityPEO-BasedSolidPolymerElelctrolytes.Macromolecules,,42(6):2142-Fullerton-ShireySK,MaranasJK.StructureandMobilityofPEO/LiClO4SolidPolymerElectrolytesFilledwithAl2O3Nanoparticles.TheJournalofPhysicalChemistryC,,GaoYW,HuBW,YaoYF,ChenQ.SegmentalDynamicsofPEO/LiClO4ComplexCrystalsandTheirInfluenceontheLi+-IonTransportaioninCrystalLattices:A13CSolid-StateNMR