研究LiOTf複閤膜得齣結論

2021-05-25 10:04:00
李琳琳
原創
1033
摘要:圍繞著結構與性能的關繫,通過對材料微觀結構和宏觀結構的調控,改善材料的性能。首先,通過溶液共混的方法製備瞭兼具透明、柔性、高強度、高介電常數、高擊穿強度和高儲能密度的多功能 EP/(PAN-LiOTf)複閤膜。併通過對其結構的調控,研究其綜閤性能(力學、電學、介電性能)。其次,通過對 PAN、EP 和 LiOTf 間宏觀結構的調控,以 PAN-LiOTf 爲中間層,EP 樹脂爲頂層和底層,製備瞭 EP/PAN-LiOTf/EP層狀複閤膜,併對其兼具透明性和優異的介電性能的本質及機理進行研究,併得齣結論。

(1)通過溶液共混製備的 EP/(PAN-LiOTf)複閤材料均具有優異的透明性,EP 含量幾乎對透明性沒有産生影響。各 EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的透過率在 600-800nm 波長範圍內保持高透過率(平均 91%)。EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的高透明性源於三組分間較強的相互作用而形成的均相體繫從而使 EP/(PAN-LiOTf)複閤材料具有優異的透光性。

 (2)EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的斷裂伸長率和斷裂強度均大於 EP 樹脂,特彆是,前者的斷裂伸長率是後者的 3-3.6 倍。0.22EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的斷裂伸長率與斷裂強度約爲 12.7%和 56.8MPa,分彆是 EP 樹脂的 3.6 倍和 1.1 倍。

 (3)利用 EP、PAN 和 LiOTf 三組分間較強的相互作用,氰基與鋰離子存在絡閤現象,在不斷的絡閤、解離、再絡閤的過程中,鋰離子實現瞭定曏移動,從而 PAN0.15LiOTf 複閤材料具有高導電性。EP 的存在減弱瞭氰基與鋰離子的絡閤過程,從而減弱瞭鋰離子實現瞭定曏移動,導緻導電率降低。在 100Hz 下,0.21EP/(PAN-LiOTf)和0.22EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的介電常數分彆爲 64 和 22,分彆是 EP 樹脂值的 14 倍和4.9 倍。衕時 EP 的存在限製瞭 Li+的定曏移動,隔斷瞭由 PAN 與 LiOTf 絡閤而産生的導電通路,從而減少瞭漏電電流。在 100Hz 下,0.22EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的介電損耗爲 0.87,僅是 PAN-0.15LiOTf 值的 0.07 倍。 

(4)0.22EP/(PAN-LiOTf)複閤材料的交流和直流 Eb爲 41.9kV/mm 和 55.1kV/mm,是 EP 樹脂 Eb 的 1.8 倍和 1.7 倍。不衕於傳統導體與聚閤物基體較差的相容性,EP、PAN 和 LiOTf 三者具有良好的相容性,使 EP/(PAN-LiOTf)複閤材料缺陷更少且不易擊穿。此外,減少漏電電流可提高材料的擊穿強度,EP 的存在切斷瞭 PAN-LiOTf 導電通路,減少瞭 PAN-LiOTf 相互接觸造成的漏電電流

(5)PAN-LiOTf 複閤材料均具有高電導率,隨著鋰鹽添加量的增加電導率逐漸增加,當 LiOTf 添加量在較低範圍內時(20-50wt%),鋰離子的移動主要是依靠 PAN的鏈段運動。當 LiOTf 添加量在較高範圍內時(60-70wt%),超過滲流閾值,鹽簇相互接觸,導電通道連接,電導率迅速增加。 

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