项目名称: 聚合物稳定纳米类流体电解质的设计与电化学性能

项目编号: No.51473056

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 薛志刚

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 提高聚合物电解质材料的离子电导率和力学强度是锂离子电池高性能化的关键。本项目拟设计一种离子电导率与力学性能兼优的高性能聚合物稳定纳米类流体(PSSN)电解质材料。首先,通过离子交换或酸碱中和反应,将低分子量聚乙二醇接枝到纳米粒子表面,制备离子型纳米类流体。通过纳米粒子的粒径、聚乙二醇分子量和接枝密度调控纳米类流体的表面性质和流动特性。通过分子设计和原位自由基聚合,合成基于离子型纳米类流体的聚合物稳定电解质。一方面,纳米类流体既可以抑制聚合物基体的结晶,接枝的聚乙二醇还可作为离子传导新通道,有效提高聚合物电解质的离子电导率;另一方面,所形成的聚合物三维网络将为电解质材料提供较高的力学强度。通过研究离子型纳米类流体结构、电解质材料组成对PSSN电解质离子电导率和力学性能的影响,探讨其离子传导机制,为制备高电导率、高强度聚合物电解质材料提供新的设计思路和研究方法。

中文关键词: 纳米类流体;聚合物稳定电解质;力学性能;离子电导率;锂离子电池

英文摘要: It is essential to improve the ionic conductivity and mechanical properties of polymer electrolyte for high performance lithium-ion batteries. In this project, a novel method is developed to prepare high performance polymer stabilized solvent-free nanofluid (PSSN) electrolyte with high ionic conductivity and improved mechanical properties. The ionic nanofluids (solvent-free fluids) are prepared with grafting modification of poly(ethylene glycol) (PEG) on the surface of inorganic nanoparticles by the reaction of ion exchange or acid-base neutralization. The surface property and fluidity of inorganic nanoparticle are tuned by size of nanoparticle, molecular weight and grafting density of PEG. The polymer stabilized electrolyte (PSE) based on ionic nanofluid is prepared by a combination of molecule design and in-situ radical polymerization technique. The nanopaticle modified by ionic compound can inhibit crystallization of polymer, and the PEG grafted on nanoparticle can be used as a new channel for ionic conduction, which will result in the improvement of ionic conductivity of PSE. Moreover, the crosslinked network of polymer matrix can improve the mechanical properties of PSE. The effects of stucture of ionic nanoparticle, composition of polymer electrolyte material on the ionic conductivity, ionic mobility, and the mechanical properties of PSSN electrolyte will be investigated. At last, the novel design and research method are provided to obtain polymer electrolyte with high ionic conductivity and high mechanical properties.

英文关键词: Solvent-free nanofluid;Polymer stabilized electrolyte;Mechanical properties;Ionic conductivity;Lithium-ion batteries

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