微孔聚合物阳离子导体膜的制备和性能研究

发布时间：2021-05-28 09:44

　　离子交换膜作为能量存储与转换器件中的关键组件引起人们极大的兴趣。离子交换膜应具有高效的离子传导性能,良好的机械性能,热及电化学稳定性,其基本作用是防止电池的阴阳两极接触引起短路,在锂空气电池、液流电池、锂硫电池等新一代电池中,同时希望隔膜能够有效地阻止气体、溶剂等分子的渗透。自具微孔聚合物扭曲的分子结构,可防止有效空间被填充和孔隙坍塌,使其具有微孔特性,阻止小分子的渗透。本文利用自具微孔聚合物的结构特点,制备了混合基质膜、羧基功能化膜和三明治结构膜等一系列新型离子交换膜,详细研究了膜的热稳定性、力学强度和电化学稳定性,探究膜的离子交换特性,并构筑了概念性的Li/Na-H₂O₂混合电解质柔性电池,实验中电池可实现平稳的放电,证明自具微孔聚合物膜可用作离子选择性传导膜并用于新一代能源器件的构筑。具体内容如下:（1）成功合成了分子量大于50000 g/mol的自具微孔聚合物（PIM-1）,其具有良好的成膜性能,为后续的阳离子传导膜的制备提供了基础。（2）以自具微孔聚合物（PIM-1）为成膜基质,分别向其中填充金属有机框架纳米晶体（UiO-66-NH... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多孔膜的概述
        1.2.1 无机膜
        1.2.2 聚合物多孔膜
        1.2.3 混合基质膜
    1.3 阳离子交换膜的简述
        1.3.1 质子交换膜
        1.3.2 锂离子交换膜
    1.4 锂离子交换膜在能量存储和转化装置中的应用
        1.4.1 锂空气电池
        1.4.2 锂硫电池
        1.4.3 氧化还原液流电池
    1.5 氧化还原液流电池的简介
    1.6 本论文的研究目的和主要内容
第二章 自具微孔聚合物(PIM-1)的制备
    2.1 引言
    2.2 化学试剂及仪器
        2.2.1 化学试剂
        2.2.2 化学仪器
    2.3 PIM-1 合成及表征
        2.3.1 自具微孔聚合物(PIM-1)合成原料及其预处理
        2.3.2 PIM-1 的合成
        2.3.3 PIM-1 的表征
    2.4 本章小结
第三章 混合膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂
    3.3 PIM-1及UiO-66-NH_2共混合膜的制备及性能研究
        3.3.1 UiO-66-NH_2 的合成
        3.3.2 酸碱滴定
        3.3.3 比表面积测试
        3.3.4 PIM-1-UiO-66-NH_2 共混膜的制备
        3.3.5 离子电导率测试装置制备
        3.3.6 UiO-66-NH_2 表征
        3.3.7 PIM-1-UiO-66-NH_2 共混膜的表征
        3.3.8 PIM-1-UiO-66-NH_2 混合膜的阻抗测试
    3.4 PIM-1及LiTFSI(PIM-1-Li)混合膜的制备及性能研究
        3.4.1 PIM-1-Li膜的制备
        3.4.2 PIM-1-Li膜的表征
        3.4.3 PIM-1-Li共混膜的离子电导性研究
    3.5 本章小结
第四章 原位水解PIM基膜的制备及在金属双液电池中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 化学仪器
        4.2.3 实验内容
        4.2.4 材料表征
        4.2.5 离子电导率和电池测试
    4.3 本章小结
第五章 表面图案化三明治结构自具微孔聚合物膜的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验内容
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 PIM-COOH-Li膜的形貌表征
        5.3.2 PIM-COOH-Li膜的孔径分布
        5.3.3 PIM-COOH-Li膜的渗透汽化测试
        5.3.4 PIM-COOH-Li膜的稳定性表征
        5.3.5 PIM-COOH-Li/Na膜的电化学测试
    5.4 本章小结
第六章 全文总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]塑料微孔膜的制备方法及应用[J]. 唐倬,吴智华,孙洲渝.  塑料工业. 2002(05)



本文编号：3208017