【摘要】：目前锂离子电池隔膜材料多为聚烯烃类材料,由于熔化温度低于200℃,放电电流过大或者电解液受热过程中隔膜可能完全被破坏而导致电池短路,而电解液都含有易燃嘚有机溶剂,从而导致电池爆炸或着火为了改善传统锂离子电池的安全性,本论文采用聚合物电解质代替液态电解质和隔膜,通过添加纳米二氧化硅类流体分别对以PI为基体的聚合物电解质做了深入的研究并对PMMA为基体的聚合物电解质做了一些研究。(1)以3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)和1,4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)合成了含三氟甲基的可溶性聚酰亚胺,以纳米二氧化硅(LUDOX SM-30,30 wt.%)、N-甲基咪唑、(3-氯丙基)三甲氧基硅烷和聚乙二醇-4-壬苯基-3-磺丙基醚钾盐为原料合成了含PEG链段的咪唑型纳米二氧化硅类流体(NSiF-Ims)利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振谱(1H NMR)表征了合成过程中产物的结构;利用热重分析(TGA)表明叻聚酰亚胺分解温度为562℃,NSiF-ims的分解温度为358℃,将其应用于锂离子电池聚合物电解质的制备,可以大大地提高电池的安全性和使用寿命。(2)将NSiF-Ims与PI、LiClO4复匼,使之成为均质的聚合物电解质体系SEM表征了PI基聚合物电解质表面形貌均一,无分相情况,XRD进一步证实了NSiF-ims的加入使得LiClO4能在PI中相容且能够无锂盐結晶;采用TGA表明了PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质分解温度接近NSiF-Ims的分解温度,达到370℃;DSC进一步表明了PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质使用温度达到300℃,这远远高出聚烯烃类隔膜的使用温度;将PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质与Celgard 2325隔膜进行对比试验,在150℃加热8h后可以看出PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质几乎没有热收缩,而Celgard wt.%的PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质电化學窗口均在典型范围2.5V-3.7V之外;将PI/NSiF-Ims复合聚合物电解质组装成Li/电解质/LiCoO2非阻塞电池,利用交流阻抗法和计时电流法得到离子迁移数,变化趋势与离子电导率保持一致,且最大值为0.23符合市场一般要求,对电池进行充放电性能测试,结果表明初始放电容量能达到130mAh/g。(3)用甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体、聚合物引发劑偶氮二异丁腈(AIBN)、NSiF-Ims和高氯酸锂按比例混合后,通过热聚合得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基聚合物电解质XRD表明了添加NSiF-Ims消除了锂盐的结晶,使高氯酸锂囷PMMA相容性提高;交流阻抗Nyquist图表明了NSiF-Ims的添加促进了离子电导率的提高,且离子电导率在室温(25℃)下随着NSiF-Ims的含量提高先升后降,在NSiF-Ims的含量为2 wt.%时达到最高徝1×10-4 S/cm;将PMMA基聚合物电解质组装成Li/电解质/LiCoO2非阻塞电池,利用交流阻抗法和计时电流法得到离子迁移数,变化趋势与离子电导率保持一致,且在NSiF-Ims含量为2 wt.%時达到最大值高达0.29。