分散型聚合物纳米复合薄膜的结构、微结构与电化学性能

通过标准溶液浇铸技术制备了自支撑固体聚合物纳米复合薄膜。观察到在聚合物盐复合物中分散纳米填料后，其结构、微结构与电化学性能均得到改善。X射线衍射研究清楚地反映出复合物的形成，因为衍射图中未出现相应的盐峰。FTIR分析给出了聚合物-离子、离子-离子以及聚合物-离子-纳米填料相互作用明确而有说服力的证据。所制备固体聚合物电解质薄膜的最高离子电导率为5x10-5 S cm-1（对应7 wt. TiO2）。线性扫描伏安法给出了所制备固体聚合物电解质薄膜的电化学稳定窗口，其量级为3.5 V。通过直流极化技术估算离子迁移数，t_ion为0.99。进行了介电谱研究以理解聚合物电解质中的离子传输过程。所有固体聚合物电解质在高达300°C下均具有良好热稳定性。DSC分析证实，随着纳米填料的加入，熔融温度降低并出现玻璃化转变温度信号，表明聚合物基体的结晶度下降。观察到扩散系数、离子迁移率、数密度、双电层电容、玻璃化转变温度、熔融温度、自由离子面积与电导率之间的绝对关联。提出了一个令人信服的模型来研究纳米填料在聚合物盐复合物中的作用，该模型支持实验发现。所制备的具有显著离子电导率、高离子迁移数、良好热与电压稳定性的聚合物电解质体系，可作为用于制造可充电锂离子电池系统的电解质兼隔膜的潜在候选者。