离子导电聚合物电解质的研究论文

以下翻译请楼主费心审阅。The ionic conductivity of a polymer electrolyte depends on the concentration of the conducting species and their mobility. 聚合物电解质的离子电导率取决于导电物质的浓度和它们的迁移性。The low ionic conductivity in a polymer complex resulting from the crystalline phase that affects the mobility of ions could be overcome by blending, plasticizing, etc. 在一种由结晶相（这会影响离子的迁移性）产生的聚合物复合材料中的低离子电导率可以通过共混和增塑等方法来克服。In this work, blended polymer electrolytes with polymers PVC, PEG, and inorganic salt LiClO4 with different concentrations of ceramic filler (TiO2) were prepared.在本研究中， 我们用聚合物PVC（聚氯乙烯）、PEG（聚乙二醇）和无机盐LiClO4，以不同浓度陶瓷填充剂（TiO2）制备了共混的聚合物电解质。The weight ratios between PVC:PEG:LiClO4 were kept constant throughout, and the wt.% of TiO2 was varied (0, 5, 10,15, 20). PVC:PEG:LiClO4 之间的重量比始终保持不变，而TiO2的wt％（质量分数）则是变化的（0，5，10，15，20）。The polymer films so obtained were flexible, opaque, and free standing. 这样获得的聚合物薄膜是柔软而不透明的，而且是自支撑的。The ionic conductivity measurements have been carried out on these polymer electrolytes by employing variable frequency complex AC impedance technique (LCZ 3330 meter, Keithley, USA, in the frequency range 40–100 kHz).对这些聚合物电解质已进行了离子电导率的测量，采用的是可变频率复合交流阻抗技术（LCZ 3330仪表，美国Keithley公司，频率范围40－100kHz）。The thin films of the polymer complex were sandwiched between the two stainless steel electrodes attached to the conductivity jig specially designed for the ionic conductivity measurements. 这种聚合物复合材料的薄膜相三明治一样夹在两个不锈钢电极之间，不锈钢电极附着于专门设计用于离子电导率测量的电导率夹紧装置。The two SS electrodes act as blocking electrodes for Li+ ions under an applied electric field.这两个不锈钢电极的作用是在一个施加的电场下作为锂离子的阻塞电极。The conductivity values of the polymer complexes were calculated (using the formula σ=l/RbA) from the bulk resistance obtained from the intercepts of the Cole–Cole plot and are tabulated (Table 1). 这种聚合物复合材料的电导率数值由体电阻计算（用公式σ=l/RbA ），体电阻则由阻抗圆图的截距获得，电导率数值被列于表1中。The polymer electrolytes were also subjected to conductivity studies in the temperature range (300–373 K). The graphical plotting of the variation of Z′ and Z〃 for the polymer compositions are shown in Fig. 3. 该聚合物电解质还受到了（300－373K）温度范围的电导率研究。关于聚合物组分的Z′ and Z〃变化的图形绘制示于图3。Figure 4 depicts the Arrhenius plot of conductivity in PVC–PEG–LiClO4 polymer electrolyte in the form of thin films. 图4描绘了薄膜形式的PVC–PEG–LiClO4 聚合物电解质电导率的阿累尼乌斯图。The non-linearity in Fig. 4 indicates that ion transport in polymer electrolytes is dependent on polymer segmental motion.图4中的非线性现象表明， 在聚合物电解质中的离子输运取决于聚合物的链段运动。Thus, the result may be described by the VTF relation, which describes the transport properties in a viscous matrix.因此，其结果可以用VTF（Vogel-Tamman-Fulcher）关系来描述， 这一关系可以描述一种粘性母料中的输运性质。 It is also observed that as temperature increases, the conductivity values also increase for all the compositions. 我们还观察到，随着温度的升高，所有组分的电导率值也增加。At high temperature, thermal movement of polymer chain segments, and the dissociation of salts are improved, thereby increasing ionic conductivity. 在高温下，聚合物链段的热运动，以及盐的离解得到改善，从而使离子电导率提高。However, at low temperature, the presence of lithium salt leads to salt–polymer or cation–dipole interaction, which increases the cohesive energy of polymer networks. 可是在低温下，锂盐的存在导致了盐－聚合物或阳离子－偶极子的相互作用，这提高了聚合物网络的结合能。

离子导电聚合物电解质的依赖的浓度和机动性。进行物种在一个较低的离子电导率。对性能较好的聚合物复合而造成的影响结晶阶段的离子迁移可以克服塑化混,等等。在这部作品中,混聚合物电解质与polymersPVC、钉子、和无机盐LiClO4以不同浓度的陶瓷填料(二氧化钛)。重量比PVC:汇率:LiClO4之间始终不变的情况下进行的,wt.二氧化钛是多样的(0)、(五)、10,15、20)。聚合物膜进行了比较灵活,所以不透明的、独立的. 测量的离子电导率进行这些聚合物电解质利用变频复杂的交流阻抗法(LCZ 3330仪、吉时利、美国、频率40 - 100khz),薄膜的聚合物复合被夹在两个人之间的不锈钢焊条附有电导率夹具,专为离子电导率的测量方法。这两个学生电极作为阻断电极李+离子在电场电导率值的计算了聚合物复合体(公式σ= l / RbA)从体积电阻中获得的Cole-Cole截获并表情节(表1)。聚合物电解质 也受导学的温度范围内(300 - 373 K)。图形绘制的变化的Z轴和Z〃′对聚合物作品都显示在图3。图4描绘的阿伦尼斯阴谋在PVC-PEG-LiClO4导电聚合物电解质的薄膜。非线性,如图4表明离子聚合物电解质运输是依赖于聚合物节段性运动。因此,其结果可能是VTF关系描述,并给出了在粘性矩阵的性质。它也观察到作为温度的升高,也增加了电导率值为所有的曲子。在高温、热运动的聚合物链段,和分离的改进,从而提高盐离子电导率。然而,在较低的温度,在场的锂盐导致salt-polymer或cation-dipole互动,提高能源的聚合体网络的凝聚力。

细说电解质溶液的导电性电解质溶液导电是因为有自由移动的离子，所以总的说来，离子浓度越高，离子所带的电荷越多，其溶液的导电性就越强。一、强、弱电解质溶液导电性的比较1．物质浓度相同的强、弱电解质溶液，由于弱电解质是部分电离，离子浓度低，此时强电解质溶液的导电性强。因此在相同浓度、相同温度下，做导电能力的对比实验就可以判断强弱电解质。2．强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液的导电性强，如：常温下，10克醋酸与10克硫酸钡分别加入100克水中配成的溶液中，醋酸的导电性强。因为硫酸钡难溶于水，只有极小部分溶于水，但溶于水的部分全部发生电离，所以硫酸钡溶液的导电性差，但硫酸钡是强电解质。 3．电解质导电一般要溶于水，如固体氯化钠、纯硫酸是不能导电的。4．物质溶于水形成的溶液能导电，该物质不一定是电解质，如Cl2、SO2的水溶液导电，但SO2是非电解质，Cl2既不是电解质又不是非电解质。二、影响电解质溶液导电性的因素1．加其它电解质①一般来说，强电解质溶液中加强电解质，导电能力变化不大，如氯化钠溶液中加硝酸钾，但氢氧化钡溶液中加硫酸或硫酸铜时，在增加电解质的过程中会出现难导电的极点，因为它们能相互反应生成沉淀和难电离物质，出现极点后，继续增加电解质，溶液的导电性又会增强。②一般来说，弱电解质溶液中加弱电解质，导电能力变化不大，如醋酸溶液中冰醋酸，但氨水中加冰醋酸时，溶液的导电性会显著增强，因为它们相互反应生成强电解质醋酸铵；亚硫酸溶液中加入氢硫酸时，溶液的导电性会显著减弱，因为它们相互反应生成弱电解质水和单质硫。③强电解质溶液中加弱电解质，导电能力变化不大。④弱电解质溶液中加强电解质，导电能力显著增强。 2．加水稀释：一般来说，加水稀释电解质溶液的导电性是减弱的，但浓醋酸在加水稀释时，有一段时间内导电性会略为增强，因为浓醋酸的电离度很小，加水后的一段时间内，醋酸电离度的增加是主要变化，溶液体积增加是次要变化。3．升高温度：一般来说，电解质溶液升高温度时，导电能力增强，因为温度高离子运动速率大，其中弱电解质溶液如醋酸溶液变化尤为明显，但不会是温度越高，导电能力越强，因为高温时，弱电解质可能会挥发。值得注意的是，金属的导电性随着温度的升高而减弱，因为温度高时电阻大。4．亚硫酸溶液中通氯气，导电能力增强，亚硫酸溶液露置于空气中一段时间后，导电性也增强，因为亚硫酸具有还原性，与氯气、氧气反应生成硫酸等。

钠离子电池电解液主要成分：钠离子电池电解质按其存在状态讲有液态和固态两类之分。与锂离子电池相似，用于钠离子电池的液态电解质也是由钠盐溶于有机溶剂中，钠盐一般可以为：NaPF6，Na-ClO4，NaAIClh，NaFeClh，NaSO，CF3，NaBF4，NaBClh，NaNO3，NaPOFA，NaSCN，NaCN，NaAsF6，NaCF3CO2，NaSbF6，NaC6HsCO2，Na（CH3）C6H4SO3，NaHSO4，NaB（C6Hs）4等等；对有机溶剂则有以下要求：介电常数大，熔点低（常温时为液态），钠离子导电能力强。为满足前叙几点要求，电解质溶剂一般为无水二元组分，其成分可以是碳酸乙烯酯（EC），碳酸丙烯酯（PC），碳酸二乙酯（DEC），1，2-二甲氧基乙烷（DME），四氢呋喃（THF），2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）等。在最终配制成的电解质中，Na+摩尔浓度以1mol/L左右为宜。 钠离子电池液态电解质配置要求高（无水）、易泄漏、不安全（如造成单质金属负极生成枝晶，导致电池内部短路而发生爆炸）。特别是以单质钠为电池负极材料时，它与液态电解质间的反应造成该类电池发展困难。使用合金负极是一种方案，但合金中钠离子扩散困难，而且在多次循环之后，其体积有显著变化。另外一种解决方案是改进电解质，即在选择适当溶剂的同时，加入添加剂。但人们也在寻找新型电解质材料，近年来发展较快的聚合物电解质就是一个典型的例子。一般来讲，所谓聚合物电解质就是将盐类物质以掺杂的形式混入聚合物制成导电（主要是离子导电）的高分子。 常见的用作钠离子电池固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte，SPE）的高聚物有聚氧化乙烯、聚苯胺、聚吡咯、乙烯丙烯酸共聚物、聚四氟物等，按高聚物的构型不同，它们可分别形成线形高分子电解质、梳状高分子电解质、交联网络高分子电解质等不同种类的聚合物电解质。 碱金属盐则有Nal、NaBH4、NaBF4以及聚磷酸钠等，它们一般都有带负电荷的大体积阴离子。将来开发新盐时可考虑：①有宽的电化学窗，②与聚合物基体形成低共熔复合材料，③阴离子结构对称或柔顺，有增塑作用。这类高分子复合材料的导电性可能是导电通道、隧道效应和场致发射三种机理作用的竞争结果。而已发现的PEO-NaBH4体系中，由于阴离子配对的阻碍作用，降低了离子导电性。为满足充电电池的导电需要，应要求SPE的离子导电性在10-3S/cm以上。然而在盐池的导电需要，应要求SPE的离子导电性在10-3S/cm以上。然而在盐类掺杂后所获得的固态聚合物电解质的离子导电性能尚不能达到这一水平。因此，今后这方面的研究工作应侧重于开发出对正、负极材料具有稳定性的同时又具有较高的离子导电性的固体聚合物电解质。 Nasicon也是近十几年发展起来的一种钠离子导体，它是由钠、错、硅、磷、氧5种元素构成的复合电解质。美国专利曾报导用Na3Zr2Si2PO12粉末与Teflon混合可制得极薄固体电解质。常见的硫酸钠基固体电解质与Na3x+2y+zPxOyClz（0≤x，y，z≤1；x，y，z中仅一个为0）也是中高温使用的快离子导体。要想用于新型二次钠离子电池，这类固态电解质应在常温下就具有较高的离子导电性，而且制备容易。SiO2骨架三维空间钠离子导体的研制成功已向这一目标靠近，但尚未在钠离子电池中得到应用。