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

1、浙江大學博士學位論文Li_（1.3）Al_（0.3）Ti_（1.7）（PO_4）_3作主相和填料相的PEO基聚合物電解質的研究姓名：王嚴杰申請學位級別：博士專業(yè)：材料學指導教師：潘頤20050101浙江大學博士學位論文摘要復合聚合物電解質是由具有鋰離子導電性的鹽( 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顯示設備中潛在的應用已經引起了眾多研究興趣。在復合聚合物電解質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 ) ，因為它能溶解L i X 鹽并形成絡合。在P E O ．L i X體系中的離子遷移導電主要是通過聚合物分子鏈的松弛運動完成的，較多地發(fā)生在P E O 的無定形相部分。常常因為P E O 的結晶度很高，P E O —L i X 體系在室溫下有很低的電導率，其應用受到限制。通常一種復合聚合物電解質由于其中聚合物基體具有很低的結晶時就會產生快的離子遷移和

3、擁有很高的電導率。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體L i I 3 A I o3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 作為主要離子導電組分和在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，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 基聚合物電解質的結構、熱性能、表面形態(tài)與電導率。在鋰快離子導體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，經固相反應和性能測試發(fā)現，在整個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率，在室溫時為1 ．7 9 2 ×1 0 。6 S ／c m 和6 1 3 K 時為9 ．2 1 0 ×1 0 - 4 S ／c m 。而由燒結法制備的“I 3

6、A l o 3 T i l7 ( P 0 4 ) 3 室溫電導率高達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 復合聚合物電解質體系，研究發(fā)現L i l3 A l o3 T i l7 ( P 0 4 ) 3

7、 可與P E O 部分形成了絡合并分散于P E O 內，且體系內存有三個相部分，即純P E O 的晶相部分、無定形絡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 電解質的電導率隨溫度變化的關系遵循A r r h e n i u s 關系式，電導率的值隨E o ／L i 摩爾比的不同而變化，當E O ／L i 摩爾比為1 6 時，電導率在