li_1.3al_0.3ti_1.7po_4_3作主相和填料相的peo基聚合物電解質(zhì)的研究

1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文Li_（1.3）Al_（0.3）Ti_（1.7）（PO_4）_3作主相和填料相的PEO基聚合物電解質(zhì)的研究姓名：王嚴(yán)杰申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：潘頤20050101浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要復(fù)合聚合物電解質(zhì)是由具有鋰離子導(dǎo)電性的鹽( L i X ) 與半晶態(tài)的聚合物基體組成的，它們在二次鋰電池和其他電化學(xué)顯示設(shè)備中潛在的應(yīng)用已經(jīng)引起了眾多研究興趣。在復(fù)合聚合物電解質(zhì)中最重要的聚合物基體是聚環(huán)氧乙烷( P

2、o l y ( e t h y l e n e o x i d e ) ，P E O ) ，因?yàn)樗苋芙釲 i X 鹽并形成絡(luò)合。在P E O ．L i X體系中的離子遷移導(dǎo)電主要是通過聚合物分子鏈的松弛運(yùn)動(dòng)完成的，較多地發(fā)生在P E O 的無定形相部分。常常因?yàn)镻 E O 的結(jié)晶度很高，P E O —L i X 體系在室溫下有很低的電導(dǎo)率，其應(yīng)用受到限制。通常一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)由于其中聚合物基體具有很低的結(jié)晶時(shí)就會(huì)產(chǎn)生快的離子遷移和

3、擁有很高的電導(dǎo)率。在本論文中，主要是通過溶液澆注的方法制備了由快離子導(dǎo)體L i I 3 A I o3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 作為主要離子導(dǎo)電組分和在P E O ．L i C l 0 4 體系中作為填料的P E O 基聚合物電解質(zhì)，通過I R 、X R D 、D S C 、S E M 和E I 等測試手段研究了這些P E O 基聚合物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)、熱性能、表面形態(tài)與電導(dǎo)率。在鋰快離子導(dǎo)體L i s S c 2 ( P 0

4、4 ) 3 ，L i T i 2 ( P 0 4 ) 3 和它們的固溶體L i 3 ．2 。( S 0 1 ．x T i x ) 2 ( P 0 4 ) 3 研究基礎(chǔ)上，L i 3 ．2 ；( A 1 1 ．x T i ；) 2 ( P 0 4 ) 3 被冀望是一種新的具有類似性能的離子導(dǎo)體。本論文最先是從制備和研究L i ”。( A 1 h T i 。) 2 ( P 0 4 ) 3 ( X =1 ．o ~ 0 ．5 5 ) 陶瓷性能開

5、始的，經(jīng)固相反應(yīng)和性能測試發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)L i 3 - 2 。( A l l 。T i x ) 2 ( P 0 4 ) 3 ( X = 1 ．O ～0 ．5 5 ) 體系中，L i l3 A l o 3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 擁有最佳的離子電導(dǎo)率，在室溫時(shí)為1 ．7 9 2 ×1 0 。6 S ／c m 和6 1 3 K 時(shí)為9 ．2 1 0 ×1 0 - 4 S ／c m 。而由燒結(jié)法制備的“I 3

6、A l o 3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 室溫電導(dǎo)率高達(dá)7 ．1 5 7 ×1 0 。4 S ／c m 。將“J 3 A 】0 3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 與P E O 復(fù)合，采用溶液澆注法制備了E O ／L i 摩爾比不同的P E O —L i I 3 A 1 0 3 T i I7 ( p 0 4 ) 3 復(fù)合聚合物電解質(zhì)體系，研究發(fā)現(xiàn)L i l3 A l o3 T i l7 ( P 0 4 ) 3

7、 可與P E O 部分形成了絡(luò)合并分散于P E O 內(nèi)，且體系內(nèi)存有三個(gè)相部分，即純P E O 的晶相部分、無定形絡(luò)合相部分以及鹽的粒子與無定形P E O共混相的部分。而P E O ．L i l 3 A I o3 T i l7 ( 1 ' 0 4 ) 3 電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨溫度變化的關(guān)系遵循A r r h e n i u s 關(guān)系式，電導(dǎo)率的值隨E o ／L i 摩爾比的不同而變化，當(dāng)E O ／L i 摩爾比為1 6 時(shí)，電導(dǎo)率在