结构可调复合型锂离子电池凝胶聚合物电 解质的制备和性能研究-有机化学专业论文.docx

原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘 要本论文设计合成了一类含有丙烯酸酯、乙二氧基和磷酸酯结构片段的结构 可调烯基磷酸酯类单体，这类单体具有丙烯酸酯良好的聚合能力、乙二氧基的 可调柔性和磷酸酯的阻燃性能的优点，是合成锂离子电池凝胶聚合物电解质聚 合物主体良好的单体。利用1HNMR、13CNMR、31PNMR、HR-MS和FT-IR对烯基磷酸酯类单体的结构进行表征。利用溶液聚合反应，探究该烯基磷酸酯 类单体的均聚反应和共聚反应，并利用1HNMR、31PNMR、GPC 对聚合物的 结构和分子量进行了表征，结果表明该类烯基磷酸酯类单体具有较好的自聚和 共聚能力。通过TGA和DSC 对聚合物的热稳定性进行表征，结果表明该类聚 合物具有较好的热稳定性。在自由基引发剂存在的条件下，烯基磷酸酯类单体、共聚单体、交联剂和 锂离子电解液通过优化的现场热聚合法合成了一系列交联共聚的凝胶聚合物电 解质。研究了当共聚单体不同时，凝胶聚合物电解质电导率的变化，并结合其 形状、机械性能等，挑选出性能最佳的凝胶聚合物电解质体系。研究了添加纳 米SiO2 粒子对凝胶电解质电导率和机械性能的影响，得出了添加SiO2纳米粒子 的量为1.5wt%(占单体和交联剂总质量)时制得的凝胶电解质具有优异的性能。 利用扫描电镜对聚合物电解质的内部形态进行表征，得出其内部是疏松多孔的 三维网状结构，这一结构为锂离子的传输提供了较好的通道，解释了其高电导 率的特点。利用燃烧实验测试了电解液中添加不同量的烯基磷酸酯类单体的自 熄时间和火焰传递速率，证明了此类单体具有较好的阻燃性能。将该单体作为 阻燃剂添加到锂离子电解液中并组装了LiFePO41电解液(添加单体)1Li CR2016扣式电池，通过测试其充放电循环曲线，证明该类单体具有较好的电化学稳定 性并且同正极材料LiFePO4有较好的兼容性。组装了LiFePO41凝胶电解质 (GPE)1LiCR2016扣式电池并测试了其充放电循环曲线，该电池具有良好的电化 学性能，证明了该凝胶电解质可很好的应用于锂离子电池并提高锂离子电池的 安全性能。 关键词：结构可调；烯基磷酸酯；复合凝胶聚合物电解质；高电导率；阻燃性； 锂离子电池IAbstractAnewtypeofadjustablestructureofalkenylphosphateestermonomershavebeenpreparedinthethesis.Themonomerscontainedthefunctionalgroupacrylicester,softethylenedioxyandphosphate,sotheywereeasytopolymerizeandhadtheadvantagessuchasadjustablestructureandflameretardantproperty.Thusthemonomerswerevery suitedto synthesizegelpolymerelectrolytesfor Li-ion batteries. ThestructuresofthemonomerswerecharacterizedbyHR-MS,1HNMR,31PNMR, 13CNMRandFT-IR.Thehomo-polymerizationandcopolymerizationofthealkenylphosphateestermonomersweresynthesizedbyradicalpolymerizationmethod.Thestructuresofthepolymerswerecharacterizedby1HNMR,31PNMRandGPC.Theresultprovedthatsuchmonomershadgoodabilityofselfpolymerizat