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Improvement of the piezoelectricity of PVDF-HFP by CoFe_(2)O_(4)nanoparticles

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Nano Materials Science 2024年第2期6卷 201-210页

作者： Dan Lei Ning Hu Liangke Wu Alamusi Huiming Ning Yang Wang Zhaonan Jin Yaolu Liu College of Aerospace Engineering Chongqing UniversityChongqing400044China State Key Laboratory of Reliability and Intelligence Electrical Equipment School of Mechanical EngineeringHebei University of TechnologyTianjin300401China

High piezoelectric composite films composed of poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)(PVDF-HFP)and ferromagnetic cobalt ferrite(CoFe_(2)O_(4))(0.00 wt%to 0.2 wt%)are prepared by a solution casting method accompanied by uniaxial stretching and high electric field poling.The decisive effect of the poling electric field on the power generating capability was confirmed by the experiments.For pure PVDF-HFP films,when the maximum electric field Emax is 120 MV/m,the calibrated open circuit voltage reaches 2.93 V,which is much higher than those poled at lower electric fields(70 MV/m:1.41 V;90 MV/m:2.11 V).Furthermore,the addition of CoFe_(2)O_(4)also influences the piezoelectricity dramatically.In the samples containing 0.15 wt%CoFe_(2)O_(4),the calibrated open circuit voltage increases to the maximum value of 3.57 V.Meanwhile,the relative fraction of theβ-phase and the crystallinity degree are 99%and 48%,respectively.The effects of CoFe_(2)O_(4)nanoparticles on initial crystallization,uniaxial stretching and high electric field poling are investigated by XRD,FTIR and DSC.

关键词： PVDF-HFP CoFe_(2)O_(4)nanoparticles Piezoelectricity Nanocomposite

Tailoring Morphology of PVDF-HFP Membrane via One-step Reactive Vapor Induced Phase Separation for Efficient Oil-Water Separation

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Chinese Journal of Polymer Science 2021年第5期39卷 610-619,I0007页

作者： Peng Huo Cheng-Tang Zhong Xiao-Peng Xiong Department of Materials Science and Engineering College of MaterialsXiamen UniversityXiamen 361005China

Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)(PVDF-HFP)receives increasing attention in membrane separation field based on its advantages such as high mechanical strength,thermal and chemical stability.However,controlling the microporous structure is still challenging.In this work,we attempted to tailor the morphology of PVDF-HFP membrane via a one-step reactive vapor induced phase separation method.Namely,PVDF-HFP was dissolved in a volatile solvent and then was cast in an ammonia water vapor atmosphere.After complete evaporation of solvent,membranes with adjustable porous structure were prepared,and the microstructures of the membranes were analyzed by scanning electron microscopy,Fourier transform infrared spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffraction characterizations.Based on the results,a mechanism of dehydrofluorination induced cross-linking of PVDF-HFP has been suggested to understand the morphology tailoring.To our knowledge,this is the first report of one-step reactive vapor induced phase separation strategy to tailor morphology of PVDF-HFP membrane.In addition,the membranes prepared in the ammonia water vapor exhibited enhanced mechanical strength and achieved satisfactory separation efficiency for water-in-oil emulsions,suggesting promising potential.

关键词： PVDF-HFP Membrane Tailoring Vapor induced phase separation Oil-water separation

静电纺丝法制备PVDF-HFP电解质膜用于电化学执行器

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化学学报 2024年

作者：汪莎莎孟鹏辉李阳邓慧婵郭志翔刘一任石乃恩魏颖解令海南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室分子系统与有机器件研究中心福建师范大学海峡柔性电子(未来科技)研究院

本研究采用静电纺丝法制备了两种具有不同纤维直径的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)电解质薄膜用于电化学执行器. 相比于滴涂薄膜，电纺薄膜具有出色的柔韧性和大量孔隙结构，其中粗纤维薄膜(PVDF-HFP 22 wt%)表现出更好的拉伸断裂... 详细信息

本研究采用静电纺丝法制备了两种具有不同纤维直径的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)电解质薄膜用于电化学执行器. 相比于滴涂薄膜，电纺薄膜具有出色的柔韧性和大量孔隙结构，其中粗纤维薄膜(PVDF-HFP 22 wt%)表现出更好的拉伸断裂应力(7.52 MPa)、拉伸断裂伸长率(235%)和器件面电容(39.8 mF cm-2). 在±0.5 V， 0.1 Hz的低驱动电压下，粗纤维薄膜制备的电化学执行器的驱动位移为9.6 mm，相比于细纤维执行器的6.5 mm和滴涂薄膜执行器的2.6 mm分别提升了1.47倍和3.69倍. 当电压升高到±2 V， 0.1 Hz时，粗纤维薄膜执行器驱动位移为24.3 mm，分别是细纤维执行器的1.18倍和滴涂样品的1.46倍. 该工作为制备大驱动位移电化学执行器提供了新的思路与方法.

关键词：静电纺丝 PVDF-HFP 电解质膜电化学执行器纤维直径

PVDF-HFP-Based Gel Polymer Electrolyte with Semi-Interpenetrating Networks For Dendrite-Free Lithium Metal Battery

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2021年第3期34卷 417-424页

作者： Lu Liu Xiaodong Wang Chenhui Yang Peng Han Lei Zhang Li Gao Zirui Wu Bingxin Liu Ruiping Liu Department of Materials Science and Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083.China Department of Mechanical Engineering University of Alaska FairbanksFairbanksAK 99775-5905USA School of Mechanical Engineering Qinghai UniversityXining 810016China

The safety issues and lower energy density of the lithium metal batteries are the two main challenges that hinder their applications in the fields of electric vehicles and portable devices.In this work,the semi-interpenetrated polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene(PVDF-HFP)-based gel polymer electrolyte was synthesized through UV-curing method by employing the ethoxylated trimethylolpropane triacrylate(ETPTA)monomer.The semi-interpenetrating networks formed by polymerization of ETPTA and the high liquid absorption rate of the PVDF-HFP impart the as-prepared electrolyte with a high room temperature ionic conductivity of 3.17×10-3 s cm^(-1)and a high mechanical strength of 3.46 MPa.LiFePO4 was selected as cathode materials,and the active material loading of the cathode is about 4.2 mg cm-2.The electrolyte shows superior long-term cycling properties(127 mAh g^(-1)after 200 cycles at 0.5 C),excellent rate performance(113 mAh g^(-1)at1 C,80 mAh g^(-1)at 2 C,and the discharge capacity of 135 mAh g^(-1)can be restored when the rate goes back to 0.1 C)as well as good ability to inhibit the growth of lithium dendrite(about 150 h).The facile synthesis strategy and great electrochemical performance of the electrolyte make it a potential candidate for lithium metal batteries.

关键词： Gel polymer electrolyte PVDF-HFP UV-curing Lithium dendrite

PVDF-HFP基聚合物固态电解质的制备与性能

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PVDF-HFP基聚合物固态电解质的制备与性能

作者：阮哲非武汉理工大学

学位级别：硕士

经过三十多年的长足发展,锂离子电池已经成为我们日常生活中应用最广的二次电池,在移动电子设备,电动汽车,航空航天工业等多个领域中大显身手。相比于其他种类的二次电池,锂离子电池拥有能量密度高,自放电程度小,工作电压高,对环境友好... 详细信息

经过三十多年的长足发展,锂离子电池已经成为我们日常生活中应用最广的二次电池,在移动电子设备,电动汽车,航空航天工业等多个领域中大显身手。相比于其他种类的二次电池,锂离子电池拥有能量密度高,自放电程度小,工作电压高,对环境友好等诸多优势。然而,锂离子电池的安全问题却饱受诟病,由电解液泄露导致的锂电池爆燃的事故屡见不鲜。基于固态电解质的全固态锂离子电池因其可以有效解决锂离子电池的安全性问题而受到广泛关注,被认为是锂离子电池领域的前沿研究方向。固态电解质具有较高的热稳定性,机械强度和较宽的电化学窗口,而且与锂金属有良好的相容性。用固态电解质替代电解液不仅能解决锂离子电池的安全性问题,还让直接使用锂金属作电池负极成为可能,为进一步提高锂离子电池的能量密度提供材料基础。本文以聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)基固态电解质为研究对象,通过引入聚离子液体进行材料改性,实现了离子电导率、热稳定性、电化学稳定性等性能的综合提升,并在电池器件中对其性能进行了验证。主要研究内容和结果如下:(1)采用自由基共聚合技术合成了含咪唑类离子液体(VBIm)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)单元的无规共聚物P(MMA-co-VBIm-TFSI);通过与PVDF-HFP共混改性,采用溶液浇筑法制备电解质膜,并探讨了两种物质共混质量比对膜性能的影响。发现添加P(MMA-co-VBIm-TFSI)会降低膜的机械强度和电化学窗口,但能提升膜的离子电导率和热稳定性,降低其界面阻抗,提升其锂离子迁移数。其中P(MMA-co-VBIm-TFSI)/PVDF-HFP共混比例为1:4的样品表现出了最高的离子电导率(在30℃下为1.11×10 S·cm,在80℃下为4.26×10 S·cm),较好的电化学窗口(4.7 V)和较高的锂离子迁移数(0.36)。(2)综合性能最优异的样品(P(MMA-co-VBIm-TFSI)/PVDF-HFP共混比例为1:4)所组装成的LiFePO/SPE/Li全电池在0.1 C下的首轮放电比容量为146.0m Ah·g,并且在0.1 C下循环50圈后表现出了95.2%的容量保持率和98.0%的平均库伦效率;其在高充放电倍率下的性能优异,1 C下的放电比容量达到127.5m Ah·g。(3)采用巯基化合物季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)作交联剂,通过紫外光引发自由基聚合将MMA和咪唑类离子液体单体聚合交联,形成PETMP-MMA-IL三维网状结构,使线性的PVDF-HFP分子链穿插于其中形成半互穿型交联聚合物电解质,并探讨了交联剂含量对电解质膜性能的影响。发现交联改性可以提升膜的机械性能、离子电导率和电化学窗口,还能大幅改善膜的对锂稳定性,但是膜的锂离子迁移数有所下降。其中PETMP占比为10%的样品表现出了最高的离子电导率(在30℃下为1.16×10S·cm,在80℃下为5.11×10 S·cm),较好的电化学窗口(4.8V)和锂离子迁移数(0.31)。(4)将综合性能最好的的样品(交联剂PETMP占比为10%)组装成LiFePO/SPE/Li全电池,测试结果表明其在0.1 C下的首轮放电比容量为154.2m Ah·g,并且在0.1 C下循环50圈后表现出了98.2%的容量保持率和98.8%的平均库伦效率,相比共混改性电解质所组装的电池性能有不少提升。但是其在高充放电倍率下的表现有所下降,在1 C下的放电比容量为113.2 m Ah·g。

关键词：锂离子电池固态聚合物电解质 PVDF-HFP 交联聚离子液体

金属离子液体的制备及其PVDF-HFP基复合材料性能研究

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金属离子液体的制备及其PVDF-HFP基复合材料性能研究

作者：刘小波重庆科技学院

学位级别：硕士

随着电子器件向小型化、高性能方向发展,聚合物基电介质材料被广泛应用于柔性电子器件领域,单一组分聚合物材料很难同时展现优异的介电和机械性能。在聚合物基体中直接加入具有高介电常数的填料,如陶瓷颗粒和导电颗粒,往往会导致高介电... 详细信息

随着电子器件向小型化、高性能方向发展,聚合物基电介质材料被广泛应用于柔性电子器件领域,单一组分聚合物材料很难同时展现优异的介电和机械性能。在聚合物基体中直接加入具有高介电常数的填料,如陶瓷颗粒和导电颗粒,往往会导致高介电损耗和兼容性差等问题,从而难以制备出具有优异综合性能的电介质材料。聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)具有高离子传导性、介电常数和极性,是制备聚合物基电介质复合材料的最佳基质之一。金属离子液体具有非挥发性、高离子电导率、不易燃性、化学稳定性和热稳定性等优异的物理性能,是一种良好的导电填料,同时能够改善聚合物基电介质复合材料介电性能低的缺陷。将以上两种材料复合,可以设计和开发出具有特定聚合物和离子液体特性的智能响应材料。本论文选择PVDF-HFP为聚合物基体,金属离子液体作为导电填料对PVDF-HFP进行改性,制备了一系列含金属离子液体的PVDF-HFP基复合材料,并对复合材料的结构和性能进行表征,研究了不同类型金属离子液体(MCILs)及其含量对PVDF-HFP的形貌、电活性相、热力学性能、电性能、机械性能和刺激响应性能的影响:(1)通过将不同烷基链长短的咪唑类离子液体与金属离子化合物进行络合反应,制备了含Fe、Co、Ni的1-烷基-3-甲基咪唑氯盐金属离子液体[Cn MIm][XCl](Cn表示烷基链碳原子数为4,6,8;MIm表示3-甲基咪唑;X表示金属离子Fe、Co、Ni)。采用傅里叶红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱和元素分析仪等分析了离子液体的结构。通过设计不同阴、阳离子配比,可以获得不同理化性质的金属离子液体。通过测试离子液体的粘度,研究了烷基链长度、不同金属离子、温度等对于粘度性质的影响。研究表明金属离子液体具有高粘度性,且粘度随着温度的升高而增大,随着烷基链增长而增大。研究还发现,制备含Fe的金属离子液体具有磁场响应性,含Co、Ni的金属离子液体具有温度响应性。(2)通过溶剂浇筑法,以PVDF-HFP为基体,结合金属离子液体[BMIm][Fe Cl]、[BMIm][Co Cl]、[BMIm][Ni Cl],复合制备了一系列含不同金属离子液体的复合材料。利用SEM、FTIR、XRD、DSC表征和分析,研究了不同离子液体及含量、阴离子结构对PVDF-HFP的微观形貌,热力学性能和晶相转变的影响。加入金属离子液体后,PVDF-HFP形成了多孔结构,在[BMIm][Ni Cl]/PVDF-HFP复合材料中观察到最大的孔洞;金属离子液体的复合降低了PVDF-HFP的结晶度,且随着离子液体含量增多,结晶度逐渐降低,[BMIm][Ni Cl]/PVDF-HFP复合材料的结晶度最低;相较于纯PVDF-HFP,所有基于金属离子液体的复合材料中的β相含量都有所增加,这种增加对[BMIm][Fe Cl]/PVDF-HFP更为明显,显示从26%增加到76%,其次是[BMIm][Co Cl]/PVDF-HFP(74%),以及[BMIm][Ni Cl]/PVDF-HFP(52%)。测试了复合材料介电性能、机械性能以及不同金属离子产生的刺激响应性能,发现随着MCILs的加入增加了体系的介电性能:介电常数、介电损耗、漏电流密度随着离子液体含量的增加而增大,这是由于MCILs具有高离子电导率;同时[BMIm][Fe Cl]/PVDF-HFP和[BMIm][Co Cl]/PVDF-HFP复合材料显示出铁电性;此外,金属离子液体增加了复合材料的韧性和断裂伸长率。这种MCILs/PVDF-HFP复合材料在可穿戴设备和刺激响应智能材料中具有推广应用潜力。(3)为了解决高离子液体含量的PVDF-HFP基复合材料体系中存在的泄露、力学性能差以及高介电损耗问题,通过引入化学交联的聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)(P(MMA-BA))弹性体网络构建双网络结构,制备了60%含量的不同烷基链长的[RMIm][XCl]/PVDF-HFP/P(MMA-BA)双网络离子凝胶复合材料。利用SEM、FTIR和XRD分析了离子凝胶的形貌和结构。发现形成了PVDF-HFP与P(MMA-BA)的双网络,在MCILs高含量下,离子凝胶显示出致密的无孔和均匀的微结构;同时离子凝胶的介电性能也得到提升,介电常数相较于纯PVDF-HFP,提升了大约11倍,介电损耗只有0.5左右,能够满足介电材料的应用要求;此外,双网络结构的[HMIm][Ni Cl]/PVDF-HFP/P(MMA-BA)有较高的韧性、较强的拉伸强度(15.1MPa)、较大的杨氏模量(32.7MPa)和良好的拉伸性能(断裂伸长率达到890%);离子凝胶具有良好的导电性能,以及作为应力应变传感时灵敏度在0.845左右,因此这种高介电聚合物材料在应力应变传感器具有广阔应用前景。

关键词：金属离子液体 PVDF-HFP 复合材料电性能机械性能

PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜的静电纺丝制备及其湿气致动应用研究

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PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜的静电纺丝制备及其湿气致动应用研究

作者：梁莉萍西南大学

学位级别：硕士

智能致动器在一定的外场刺激下可自发将各种能量转换为机械能,并发生可逆形变。湿气驱动致动器作为智能致动器中重要一员,在人造肌肉、软体机器人、智能开关、传感器等领域显示出巨大的应用潜力。由湿气敏感和湿气惰性材料组成的双层结... 详细信息

智能致动器在一定的外场刺激下可自发将各种能量转换为机械能,并发生可逆形变。湿气驱动致动器作为智能致动器中重要一员,在人造肌肉、软体机器人、智能开关、传感器等领域显示出巨大的应用潜力。由湿气敏感和湿气惰性材料组成的双层结构被广泛用于湿气致动器的构建,而静电纺丝技术被认为是该结构较为简单有效的制备方法。通过静电纺丝法制备的双层膜具有重量轻、形状可控等优点,活性层和惰性层结合紧密,且纳米纤维多孔结构有助于湿气与活性官能团的相互作用。基于静电纺丝技术制备的湿气致动器已有报道,但其材料选择范围有限。前期研究报导,活性层纳米纤维的定向排列对于湿气致动器性能具有极大影响。目前,纳米纤维的定向排列主要通过静电纺丝滚筒收集装置实现。然而,收集转速与双层膜致动性能之间关系及其作用机制尚不明确。针对上述问题,本论文以PVDF-HFP和PA-6分别作为惰性层和活性层,采用两步纺丝法构建纳米纤维双层膜,系统研究了活性层收集转速对于膜结构、纤维分子取向和湿气响应性能的影响。具体研究内容如下:1.PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜的制备PVDF-HFP制备简单、疏水性强,是理想的惰性层材料;PA-6稳定性高、机械性能好、富含亲水性基团,具有较好的吸湿性能。本研究采用上述两种聚合物通过两步静电纺丝法制备了PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜。其中,PVDF-HFP惰性层的静电纺丝参数根据文献选定。本研究主要探究了纺丝液浓度、纺丝电压、挤出速度、针头型号对PA-6纤维成纤情况和纤维形貌的影响。基于实验,发现参数控制不当,纤维成纤过程不稳定且易形成断头、纤维粗细不均、表面有珠粒等问题。对此进行分析讨论和总结,最终寻找到了适用于本体系的最佳静电纺丝条件,并用于后续研究。具体参数如下:静电纺丝机内温度40℃、相对湿度30%、PA-6纺丝液浓度25%(质量百分数)、纺丝电压23 k V、挤出速度0.15 m L/h、针头型号23G。2.PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜湿气致动性能研究及其潜在应用为了定量研究纳米纤维双层膜湿气致动行为,首先对PVDF-HFP/PA-6纳米纤维双层膜的长宽比和PA-6层厚度进行优化,将其长宽比和PA-6层厚度分别确定为1:2和35μm。然后对优化后的双层膜进行相关性能测试,发现该湿气致动器可在相对湿度为45%-97%之间发生可逆形变。随着相对湿度的变化,曲率能达到0.192 mm,响应时间为10 s,恢复时间为20 s。该致动器表现出优异的稳定性(可重复32次)和长期使用性(28天内正常使用)。为展示其实际应用潜力,双层膜被制备为花形和鸟形致动器,花瓣和翅膀在湿度变化环境中可实现循环形变,较好地模拟了大自然中花朵的开合和鸟类翅膀的拍打。此外,还开发了两种结合织物的可穿戴配饰(湿气响应徽章兔和湿气响应徽章花),展示了其在下雨室外和干燥室内切换过程中的循环形变特性。3.纺丝收集转速对纳米纤维双层膜湿气致动性能影响及其调节机制调整收集转速,获得纳米纤维双层膜,并对其湿气响应性、循环稳定性、长期使用性等进行测试,发现了不同的转速范围内致动方向和致动性能的骤变现象。具体而言,低于400 rpm,双层膜湿气致动性能优良(有效区间);400-1600 rpm之间,双层膜湿气致动性能不稳定(过渡区间);高于1600 rpm,双层膜无湿气致动性能(失效区间)。产生如此明显的变化是由于转速影响纤维排列及其内部应力,进而调节双层膜湿气响应。湿气诱导的活性层纤维间相互作用与纤维自身拉伸应力,是导致双层膜形变的两大主要因素。在转速有效区间,纤维间相互作用占主导地位,纤维间水分子层的增减引起了双层膜的可逆性形变;在转速过渡区间,二者作用均不能忽视,膜的形变不稳定;在转速失效区间,纤维自身拉伸应力占主导地位,水分子使纤维迅速松弛,从而导致双层膜的不可逆膜形变。综上,本论文构建了一种以PVDF-HFP和PA-6为惰性层和活性层的纳米纤维双层膜,并基于该双层膜成功构建了湿气致动器,拓展了静电纺丝湿气致动器的材料选择范围。通过系统研究纺丝收集装置转速对其湿气致动性能的影响,探明了可有效制备双层膜致动器的转速范围,揭示了转速对于纳米纤维双层膜湿气响应性的调节机制,并展示了该致动器在可穿戴领域的潜在应用。

关键词：湿气致动器静电纺丝 PVDF-HFP PA-6 纳米纤维膜

高电场极化制备PVDF-HFP压电复合材料研究

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高电场极化制备PVDF-HFP压电复合材料研究

作者：雷丹重庆大学

学位级别：硕士

压电材料可以实现机械能-电能的转换,是现代电子技术中重要的基础材料之一,在近一百多年内得到了非常广泛的研究。其中,聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride),pvdf)及其共聚物高分子压电材料,具有柔韧性好、可塑性强、耐腐蚀等优点,被... 详细信息

压电材料可以实现机械能-电能的转换,是现代电子技术中重要的基础材料之一,在近一百多年内得到了非常广泛的研究。其中,聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride),pvdf)及其共聚物高分子压电材料,具有柔韧性好、可塑性强、耐腐蚀等优点,被广泛应用在工程、医学、航空等领域。但因其压电性能较低,限制了进一步的应用,因此提升其压电性能是目前研究中的关键。本文通过将镍(Ni)纳米颗粒和铁酸钴(CoFeO)纳米颗粒作为加强剂,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)为基体,制备了高压电性能的压电复合材料薄膜,测试了其标准开环电压。同时系统的探索其制备工艺,确定了高电场极化对压电性能的决定性作用,最后对薄膜形貌、结晶度、晶相转变、纳米颗粒分布状态、加强机理等问题进行了系统地分析。本文包括以下研究内容:(1)首先研究电场极化强度对纯PVDF-HFP压电薄膜的压电性能的影响。结果表明,随着极化电场强度的增加,纯PVDF-HFP压电薄膜的标准开环电压不断增加,当极化电场强度为140 MV/m时,最高可达3.35 V,比极化电场强度70 MV/m时(1.41 V)提高138%,比极化电场强度90 MV/m时(2.11 V)提高59%,β晶相的相对含量最高值为98%,结晶度最高达到41%,验证了高电场极化的决定性作用。(2)其次,制备了PVDF-HFP/Ni压电复合材料薄膜,最高极化电场到130 MV/m,对薄膜的压电性能进行了研究。结果表明,Ni纳米颗粒对PVDF-HFP/Ni压电复合材料薄膜的压电性能具有提升作用。当Ni纳米颗粒浓度为0.1 wt.%时,其标准开环电压达到最高值3.84 V,比同极化强度下的纯PVDF-HFP压电薄膜(3.12 V)提高23%,β晶相的相对含量最高值为98%,结晶度最高达到37%。(3)最后制备了PVDF-HFP/CoFeO压电复合材料薄膜,薄膜最高极化电场强度到120 MV/m,对压电薄膜的开环电压进行了测量。结果表明,CoFeO纳米颗粒对PVDF-HFP/CoFeO压电复合材料薄膜的压电性能具有促进作用。当CoFeO纳米颗粒浓度为0.15 wt.%时,其标准开环电压达到最高值3.57 V,β晶相的相对含量最高达到99%,结晶度最高达到48%。

关键词： PVDF-HFP 高电场极化压电性纳米颗粒

PVDF-HFP基凝胶固态聚合物电解质的合成与锂离子电池性能

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储能科学与技术 2021年第6期10卷 2077-2081页

作者：刘如亮高兴远尹伟杨乃涛广东第二师范学院化学系广东广州510303 广东省普通高校先进材料与节能减排工程技术开发中心广东广州510303 山东理工大学化学化工学院山东淄博255049

聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基凝胶聚合物电解质被认为是解决锂电安全性问题的一种有前途的固态电解质。然而,目前报道的是凝胶固态聚合物电解质由于含有大量易燃物质,安全性仍然无法保证。因此,本文合成制备基于PVDF-HFP的新型凝胶... 详细信息

聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基凝胶聚合物电解质被认为是解决锂电安全性问题的一种有前途的固态电解质。然而,目前报道的是凝胶固态聚合物电解质由于含有大量易燃物质,安全性仍然无法保证。因此,本文合成制备基于PVDF-HFP的新型凝胶聚合物电解质,使用丁二腈(SN)作为塑化剂,双三氟甲基磺酰胺亚锂(LiTFSI)作为锂盐,利用热交联法原位制备了高热稳定性的新型凝胶固态聚合物电解质(GSPE)。优化后的凝胶聚合物电解质离子电导率在25℃时可高达3.7×10^(−3)S/cm,电化学窗口室温下可达4.5 V。此外,凝胶聚合物电解质与电极具有良好的界面相容性;组装的磷酸铁锂电池在1 C下循环80次,容量保持率为89%。本项研究工作展示了高性能凝胶聚合物电解质对提升锂离子电池的循环稳定性与安全性具有较大潜在的应用价值。

关键词：锂离子电池凝胶固态聚合物电解质 PVDF-HFP 塑化剂