聚离子液体多孔聚合物膜的制备与表征
摘 要
作为一种新型的二次电源体系，锂离子电池近来引起人们的极大关注，而电解质材料作为锂离子电池中的关键材料决定着锂离子电池的性能的好坏。液态锂离子电池由于有液体存在会出现电解质泄漏现象，聚合物锂离子电池不仅没有上述问题，而且它的电化学稳定性和成膜性，使其同时兼具离子传导和正负极的隔离的双重作用，有效的阻止锂枝晶的形成，提高电池的电容量。PVDF 中因具有较强的吸电子基团(—C—F)而获得较好的稳定性，同时，其本身高的介电常数 有利于锂盐的溶解，提高体系中载流子的浓度，从而提高电导率。本文结合 PEO 和 PVDF 各自特点，通过改变链状 PEO 的形态，以降低其结晶度，再将其添加到 PVDF 基体中，制备得到以 PVDF为基体膜的多孔聚合物电解质，将其应用于锂离子电池中，提高聚合物电解质的离子电导率、吸液率和充放电性能等。
关键词：多孔聚合物，锂离子电池，电解质，PEO。
1、多孔材料
多孔材料，多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。典型的孔结构有： 一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料； 更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构, 通常称之为“泡沫”材料。如果构成孔洞的固体只存在于孔洞的边界(即孔洞之间是相通的)，则称为开孔；如果孔洞表面也是实心的，即每个孔洞与周围孔洞完全隔开， 则称为闭孔； 而有些孔洞则是半开孔半闭孔的。
多孔材料（porous materials）是由固体和固体形成的孔隙所组成的复合体，它区别于普通密实固体材料的最显著特点是它具有有用的孔隙结构。也就是说，应用到多孔材料的地方，利用的是它具有孔隙的优点。所以，多孔材料的表征主要是涉及孔隙性状的指标，如孔隙率、孔径、孔形、比表面积等，而多孔材料的力学和物理等性能在很大程度上也依赖于孔隙尺寸及其分布。多孔材料由于具有较大的比表面积、吸附容量和许多特殊性能，在生物医学、吸附、催化、分离、隔热材料、电子器件、减震材料等方面都有着巨大的应用潜力[1-4]。近年来，关于多孔材料的相关研究引起了人们极大的兴趣。
1.1多孔材料的分类
按其孔径的大小，根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）的定义，多孔材料可分为三类：小于 2nm 为微孔材料（microporous materials）；2～50nm 为介孔材料（mesoporous materials），介孔的意思是介于微孔和大孔之间；大于 50nm 为大孔材料(macroporous materials)。有时也将小于 0.7nm 的微孔称为超微孔，大于 1mu;m的大孔称为宏孔。多孔材料的发展是从微孔到介孔一直到大孔，再到近年来大量兴起的有序多孔骨架（MOFs）。这种新型的多孔材料是以配位聚合物、无机有机杂化物质为主体的，它们在结构和功能上显示出 MOFs 独有的特色，为多孔材料增添了新的领域，也为多孔材料的大踏步发展奠定了坚实的基础。
1.1.1微孔材料
孔径小于2nm的多孔材料称为微孔材料（Microporousmaterials)。微孔材料的例子有；沸石和金属-有机组织等。微孔材料有三方面的应用：1.实验室方面；2.医学方面；3.其它方面。
1.1.2介孔材料
根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC)的规定，介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类多孔材料。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。而且，这种材料的有序孔道可作为“微型反应器”，在其中组装具有纳米尺度的均匀稳定的“客体”材料后而成为“主客体材料”，由于其主、客体间的主客体效应以及客体材料可能具有的小尺寸效应、量子尺寸效应等将使之有望在电极材料、光电器件、微电子技术、化学传感器、非线性光学材料等领域得到广泛的应用。因此介孔材料从它诞生一开始就吸引了国际上物理、化学、生物、材料及信息等多学科研究领域的广泛兴趣，目前已成为国际上跨多学科的热点前沿领域之一。
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