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《超級電容器復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備及研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：密級：學(xué)校代碼：11078保密日期：學(xué)號：2111505018保密期限：廣州大學(xué)學(xué)位論文（終稿）超級電容器復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備及研究楊倩韻學(xué)科專業(yè)（領(lǐng)域）：化學(xué)工藝研究方向：功能材料的制備及應(yīng)用研究論文答辯日期：2018年6月2日指導(dǎo)教師（簽名）：答辯委員會主席（簽名）：答辯委員會委員（簽名）：摘要摘要當(dāng)前社會面臨的能源問題對新能源汽車產(chǎn)業(yè)來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。國家大力支持新能源汽車的普及，但其仍然存在續(xù)航公里數(shù)少，充電速度慢等問題。超級電容器由于其功率密度大，具有快充快放的特點(diǎn)，在混合動力汽車市場
2、中具有巨大的應(yīng)用潛力。其中工作電解質(zhì)是決定其性能的關(guān)鍵組成之一。目前應(yīng)用最廣泛的液體電解質(zhì)，其工作電壓高，電導(dǎo)率高，但存在易漏液的安全性問題。聚合物電解質(zhì)在功能上同時(shí)兼具隔膜與電解質(zhì)的作用，而且不漏液、易封裝，解決了安全性問題。但聚合物電解質(zhì)由于存在電導(dǎo)率低、機(jī)械性能較差、熱穩(wěn)定性低等缺點(diǎn)，因此實(shí)用性較低。本文通過共混、共聚、摻雜納米顆粒對聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基聚合物進(jìn)行改性，制備復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)，以解決上述問題。通過紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）對聚合物進(jìn)行表征；采用吸液率測
3、試、拉伸性能測試、掃描電鏡（SEM）、熱收縮率測試、電化學(xué)性能測試等方法研究了聚合物膜及其對應(yīng)凝膠聚合物電解質(zhì)的性能，主要結(jié)果如下：1.采用乳液聚合法合成共聚物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），并與PVDF-HFP共混改性，得到PVDF-HFP/PMMA凝膠聚合物電解質(zhì)。通過單因素法確定工藝條件范圍，響應(yīng)面法得出最優(yōu)制備工藝條件，對PVDF-HFP/PMMA聚合物膜及其相應(yīng)的凝膠聚合物電解質(zhì)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，最佳制備工藝條件為：PVDF-HFP和PMMA與溶劑N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的固液比19.68%，
4、聚合物比例PMMA:PVDF-HFP=3.04:6.96，初成膜時(shí)間2.22h，相交換時(shí)間1.95h。將PVDF-HFP/PMMA聚合物膜浸泡于1mol/L四氟硼酸四乙基銨/AN:DMC:EC-3（體積比1:1:1）電解質(zhì)中得到凝膠電解質(zhì)后，其電導(dǎo)率可達(dá)2.61×10S/cm。在充放電電流為0.5A/g，電壓范圍為0-2.5V的條件下循環(huán)1000周后容量保持率為83.70%，擁有較好的循環(huán)性能。2.以丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）為單體，乳液共聚法合成丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯的交聯(lián)共聚物（P(
5、BA-co-MMA)），并與PVDF-HFP共混改性，制備P(BA-co-MMA)/PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)。研究了聚合單體的比例對聚合物膜拉伸性能的影響，以及該凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，當(dāng)BA:MMA=3:2時(shí)，拉伸強(qiáng)度可達(dá)25.22%，吸液率為254.28%，I廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文-3電導(dǎo)率為1.84×10S/cm，熱分解溫度為235℃，符合超級電容器的實(shí)際應(yīng)用要求。以該聚合物膜作為主體的凝膠電解質(zhì)與PVDF-HFP/PMMA、商用PP隔膜相比，電化學(xué)性能更優(yōu)異。電流密度為1.0A/g時(shí)
6、，比電容為37.12F/g，充放電效率87.71%，能量密度32.22Wh/kg，1000周的容量保持率為85.30%。3.若直接摻雜納米顆粒，易團(tuán)聚難以分散，改性效果不明顯。本文通過兩步法制備得到聚甲基丙烯酸甲酯表面改性的納米二氧化硅（PKS），能較好的分散在P(BA-co-MMA)/PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)中，得到有機(jī)-無機(jī)摻雜復(fù)合聚合物。通過條件實(shí)驗(yàn)，考察PKS的摻雜量對電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、熱收縮性及對應(yīng)超級電容器的電化學(xué)性能的影響，確定最佳摻雜量。結(jié)果表明當(dāng)PKS的添加量為10wt%時(shí)，對應(yīng)的雙電層
7、電容器具有最優(yōu)異的超電容性能：在0-2.5V，電流密度1.0A/g條件下，比電容為38.36F/g，充放電效率93.19%，能量密度33.29Wh/kg，功率1.25kw/kg，循環(huán)1000次，容量保持率89.70%。關(guān)鍵詞：超級電容器；聚合物電解質(zhì)；改性；相轉(zhuǎn)化法IIABSTRACTABSTRACTCurrently,energyissuesprovidebothopportunitiesandchallengesforthede-velopmentofelectricvehiclesorhybridele
8、ctricvehicles.Thestatestronglysupportstheelectricvehicleorhybridelectricvehicleindustry.However,theystillsufferfromlimitedcruisingkilometersandchargingrates.Supercapacitors(SCs)arecharacter-izedbytheir
