| 研究生: |
盧弘捷 Hung-Jie Lu |
|---|---|
| 論文名稱: |
有機無機複合式固態高分子電解質之製備與鑑定: Solid-State NMR and Ionic Conductivity Studies of Nanostructured Organic-Inorganic Polymer Electrolyte Prepared from Poly(propylene glycol) and Siloxanes |
| 指導教授: |
高憲明
Hsien-Ming Kao |
| 口試委員: | |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
理學院 - 化學學系 Department of Chemistry |
| 畢業學年度: | 91 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 93 |
| 中文關鍵詞: | 導電度 、固態核磁共振 、複合式固態高分子電解質 |
| 外文關鍵詞: | Organic-Inorganic Polymer Electrolyte, Ionic Conductivity, Solid-State NMR |
| 相關次數: | 點閱:18 下載:0 |
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本實驗以(3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GLYMO)混Tetraethoxysilane (TEOS) 和 o,o’-Bis-(2-aminopropyl)polypropylene glycol (D400) 為三成分複合式高分子膜,含浸LiClO4-H2O/THF溶液製成固態複合式高分子電解質。藉由X-ray粉末繞射儀的測定,我們可觀察到當高分子電解質摻入鋰鹽濃度為8% 、12.5% 時,產生具有較高規則度排列的吸收峰訊號。在DSC的測量中,隨著Li+ 濃度增加,Tg 有先下降再上升的現象,因此可知當高分子電解質摻入8% 鋰鹽濃度時,分子鏈段具有較佳擾動性;並且利用 FT-IR 與 SEM 儀器測定,觀察到當加入鋰鹽濃度高於8% 時會產生過多的鹽類錯合物,使的高分子聚合呈現不均勻現象,也因此降低了導電度。此外,在solid state NMR變溫光譜中都 fwhh 有明顯變化,證明了摻入不同鋰鹽濃度會使高分子電解質中鏈節運動有不同變化,隨著溫度的上升 7Li NMR 的 fwhh 的改變,造成活化能的差異;藉由 13C CP/ MAS NMR實驗 ,了解在不同鋰鹽濃度下,固態高分子電解質polymer chain鍵結情形,並且透過交叉極化隨接觸時間變化之實驗,針對不同高分子鏈段運動性進一步討論,仍可發現當高分子電解質中混摻鋰鹽濃度為 8% 時,分子間偶極作用力較小,分子鏈段有較佳的運動性,與我們所測得的導電度有著相同的趨勢。
高分子間交聯程度的提升會提高了機械強度的性質,但卻降低了導電度,摻入鋰鹽改變了高分子間交聯的程度,也改變了高分子鏈段的運動性。複合式高分子電解質 (ZD400),將不同性質之高分子以物理方式混合,並且利用傅立葉紅外線吸收光譜儀 (FTIR)、X光粉末繞射 (XRD)、掃描式電子顯微鏡 (DSC)、熱重量分析儀 (TGA)、固態核磁共振 (Solid State NMR)、掃瞄式電子顯微鏡 (SEM)、交流組抗 (AC-Impedance) 等儀器進行分析鑑定。由實驗結果證明添加鋰鹽含量會影響著高分子的交聯程度與分子鏈段的運動性,而與固態高分子電解質的導電度有著密不可分的情形。
1.Fey, T. K. In Modern Engineering & Technology Seminar, METS: Hsinchi, Taiwan, 1992, 7.
2.Hajek, J.; French Patent,; 1949, 8, 10
3.Linden, D. In Handbook of Batteries, 2nd ed.; McGraw-Hill: New York, 1994.
4.Besenhard, J. O. In Handbook of Battery Materials; Wiley-VCH: Weinhein, Germany, 1999.
5.Wakihara, M.; Yamamoto, O. In Lithium Ion battery:Fundamental & Performance; Wiley-VCH: Weinhein, Germany, 1998.
6.Yamaura, J.; Pzaki, Y.; Morita, A.; Ohta, A. J Power Sources 1993, 43-44, 233.
7.費定國、高昀成 ”碳材料在鋰電池之發展與應用” 工業材料 121期 (86.1)
8.林宗儀,國立成功大學化學工程研究所碩士論文,2000
9.Kim, C. S.; Oh, S. M. Electrochim. Acta, 2000, 45, 2101
10.Watanabe, M.; Kanba, M.; Nagaoka, K.; Shinohara, I. J. Appl. Polym. Sci., 1982, 27, 4191
11.Watanabe, M.; Kanba, M.; Nagaoka, K.; Shinohara, I. J. Polym. Sci.; Polym Phy. Ed.,1983, 21, 939
12.Abraham, K. M.; Alamgir, M. J. Electrochem. Soc., 1990, 137, 1657
13.Xue, R.; Huang, H.; Menetrier, M.; chen, L. J. Power Sources, 1993, 43-44, 431
14.Croce, F.; Gerace, F.; Pautzemberg, G.; Passerini, S. Electrochim. Acta, 1994, 39, 2187
15.Wright, P. V.; Fenton, D. E.; Parke, J. M. Polymer, 1973, 14, 589
16.Armand, M.; Chabagno, J. M.; Duclot, M. Second International Meeting on Solid Electrolyes, St. Andrews, Scotland, Extended Abstracts(Sept. 1978)
17.Berthier, C.; Gorecki, W.; Minier, M.; Armand, M. B.; Chabagno, J. M.; Rigaud, P. Solid State Ionics, 1983, 11, 91.
18.Ganapathiappan, S; Chem, K.; Shriver, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1989,111, 4091
19.Watanabe, M.; Endo, T.; Nishimoto, A.; Miura, K.; Tanagida, M. J. Power Sour. 1999, 81-82, 786
20.Fiona, M. G. “Solid Polymer Electrolyte: fundamentals and technological applications” Chap.6, 1997, 95-123
21.Xu, H. S.; Yang, C. Z. J. Polym. Sci. part B, 1995, 33, 5, 745-751
22.Li, J.; Khan, I. M. Macromolecules, 1993, 26, 4544-4550
23.Fey, G. T. K.; W. J. R.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc., 1994, 141, 2279
24.Spindler, R.; Shriver, D.F. J. Am. Chem. Soc. 1998, 110, 3036
25.Ganapathiappan, S.; Chen, K.; Shriver, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111,4091
26.Cheradame, H.; LeNest, J. F.; Gandini, A.; Leveque, M. J. Power Sourses, 1985, 14, 27
27.Bannister, D. J.; Davies, G. R.; Ward, I. M.; McIntyre, J. E. Polymer, 1984, 25, 1291
28.Appetecchi, G. B.; Croce, F.; Marassi, R.; Persi, L.; Romagnoli, P.; Scrosati, B. Electrochim Acta 1999, 45, 23
29.Kim, D. W.; Su, Y. K. J Power Sources 2001, 102, 41
30.Shi, Q.; Tu, M.; Zhou, X.; Yan, Y.; Wan, C. J Power Sources 2002, 103, 286
31.Freni, S.; Maggio, G.; Passalacqua, E. Mater Chem and Phys 1997, 48, 199
32.Chu, P. P.; He, Z. P. Polymer 2001, 42, 4743
33.Armstrong, R.D.; Clarke, M.D. Solid State Ionics. 1984, 11, 305
34.Gray, F. M.; Fion, M. In Solid Polymer Electrolytes: Fundamental and Technological Applications; Gray, F. M., Ed.; VCH: New York, 1991
35.Watanabe, M.; Suzuki, A.; Ogata, N. Macromolecules 1986, 19, 1921
36.Watanabe, M.; Ogata, N. Macromolecules 1987, 20, 569
37.Le Nest, J. F.; Cheradame, H.; Candini, A. Solid State Ionics 1988, 28/30, 1032
38.Wang, Y.; Herron, N. Science 1996, 273, 632
39.Sarwar MI, Ahmad Z. Eur Polym J 2000; 36, 89.
40.Rabek, J. F.; ”Experimental Methods in Polymer Chemistry”, New York, 1980
41.陳力俊;”電子顯微鏡學發展沿革與未來趨勢”,科儀新知,第十九卷 第2期(86.10)
42.Bruce, P. G.; “Polymer Electrolyte Reviews-1”, Edited by MacCallum, J. R.; Vincent, C. A.; Elsevier Applied Science Publisher LTD, London, Chap. 8, 1987
43.賈緒威; 科儀新知, 第二十一卷第六期(88.10)
44.Andrew, E. R.; Bradbury, A.; Eades, R. G; Nature, 1958, 182, 1659
45.Loew, I. J.; Phys. Rev. Lett., 1959, 2, 285
46.Fukushiuma, E.; Roeder, S. B. W. ”Experimental Pulse NMR-A Nuts ans Bolts Approach”, Addision-Wesley,1981
47.Pines, A.; Gibby, M. G.; Waugh, J. S. J. Chem. Phys. 1972, 56, 1776.
48.Silverstein, R. M.; Webster, F. X. “Spectrometric Identification of Organic”, 1963
49.Dissanayake, M. A.; Frech, R. Macromolecules 1995, 28, 5312-5319.
50.Wu, H. D.; Chu, P. P.; Ma, C. C. M.; Chang, F. C. Macromolecules 1999, 32, 3097-3105
51.Rocco, A. M.; Fonseca, C. P.; Pereira, R. P. Polymer 2002, 43. 3601-3609
52.Beshah, K.; Mark, J. E.; Ackerman, J. L. Macromolecules, 1986, 19, 2194.
53.Chung, S. H.; Jeffrey, K. R.; Steven, J. R. J. Chem. Phys., 1991, 94, 1803
54.Abragam, A. “The Principles of Nuclear Magnetism”, Clarendon, Oxford, 1961
55.Chu, P. P.; Jen, H. P.; Lo, F. R.; Lang, C. L. Macromolecues, 1999, 32, 4738
56.Wang, H. L.; Kao,H. M.; Digar, M.; Wen, T. C. Macromolecules 2001, 34, 529.