固态电解质膜材合成加工成型
固态电解质膜材合成加工成型
一、拟解决的关键科学问题、关键技术和研究目标
（一）拟解决的科学问题
1.现有有机固态电解质（如PEO等）弹性模量不足，不能达到完全抑制锂枝晶
的强度。
2.现有无机固态电解质中锂枝晶会沿晶界生长，也不能完全抑制锂枝晶，且制
成薄膜成本高，并且与正负极结合较差。
（二）研究课题的关键技术和预期目标
应用自有发明专利技术，研发、设计、生产、优化一种新型固体聚合物电解质材料。实现如下预期目标：在宽温度范围内（-40°-100℃）具有高离子电导率（>10-4S/cm），高杨氏模量（>0.5GPa），并达到厚度小于20微米，质地均匀无微孔连续薄膜。可将该材料如隔膜状使用，与现有的正负极活性材料包括锂金属相容。
二、主要研究内容
研究重点：
1.根据材料的新机理进行合成路线及加工成型路线设计。
研究思路:
（一）新型固态聚合物电解质的设计
目前，固态电解质材料主要以无机锂氧化物、硫化物体系和有机全固态聚合物体系这两种体系实现。而现有的有机全固态聚合物体系由于其依靠高分子链运动实现锂离子传导，其室温离子电导率低，在50℃以上才能达到良好的离子电导率，限制了其室温全固态锂电池的广泛应用。
通过转变原有在聚合物固态电解质中依靠高分子链运动而带动锂离子迁移的思路，我们设计了一种新型固态聚合物电解质。在PEO等体系中，形成的是一种强路易斯酸碱配位，PEO链作为强碱通过氧原子与锂离子的强配位能力，解离锂盐。而在我们的设计中，形成一种弱酸弱碱交替的高分子聚合物分子链与锂离子相互作用，形成锂离子迁移。示意图如下：
其中A为一种中性物，在与共轭高分子中性链接近后，由于共轭结构链中的电子可在振动时候或者有A中提供给电子或者拉电子能力时离位，形成极化子。随后极化作用带来电场的扰动变化，弱化电子与A之间的作用，高分子链形成孤立子。在众多孤立子存在下，在电解质中形成孤立子带。从而实现了较高的离子迁移率，即离子以一种在富电子或缺电子的点位中跳跃的方式迁移。
以此为思路合成固态电解质聚合物材料，同时通过涂布或挤出等方式实现该材料的薄膜化。
（二）新型固态聚合物电解质的合成以及加工
根据如上设计思路，我们参照Nafion膜材进行设计，将全氟主链换为具有一定共轭结构的主链，成弱路易斯酸碱，其上再直接替换原有氢位为磺酸基或其他具有一定电离能力的基团，再将活泼氢位置换为锂离子，实现导锂结构。下图合成过程为参考。
根据材料的性质，我们设计加工过程如下，考虑到材料具有极强的耐溶剂性能，通过溶液流延法难以加工，因而核心选用熔融挤出法。通过考察每一步骤材料的稳定性，可能对掺杂或者衍生化过程进行调换，达到最终加工成膜的目的。
三、创新点
（一）锂离子迁移机理：通过对聚合物高分子材料分子链的设计，实现了与以往聚合物链运动带动锂离子运动不同的锂离子迁移机理，构建了新的材料结构，开拓了新的研究领域。
（二）抑制锂枝晶：弹性模量极高，能够达到GPa级别以上，无孔，可以充分地抑制锂枝晶。
（三）宽温度范围：在实验室规模的测试中，我们在室温和宽温度范围内都显示出高的离子导电性。它不会像PEO电解质受到玻璃化转变温度的影响。
（四）高安全性：聚合物能够实现离火自熄无滴落，可以通过UL94-V0级别的可燃性试验。在室温下能够工作的能力以及其良好的阻燃性能极大的提升了锂电池的安全性。该技术避免了PEO体系固态电池昂贵的热管理系统；同时也降低了大容量电池组对安全性装置的需求。
固体电解质
来源：仲恺农业工程学院绿色化工研究所作者:黄金辉等 提要：介绍了聚合物锂离子电池的关键材料聚合物电解质。叙述了聚合物电解质的发展、组成、分类，离子在聚合物中的传导机理以及国内外的研究进展和今后的研究重点及方向。信息、能源和环保是21 世纪人类社会关心的主要课题。二次电池对3 个问题的解决都起着关键作用。锂离子电池是最新型的二次电池，近10年来得到迅速发展。到2008 年，全球锂离子电池的销售额已远远超过镉镍（Ni-Cd）和氢镍电池（Ni-MH）。锂离子电池以其他电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑）到能源交通（电网调峰、电动车辆），从太空（卫星、飞船）到水下（潜艇、水下机器人），锂离子电池在本世纪作为主要的二次电池，进入了人类社会的各个领域，为人类造福。 电解质作为锂离子电池的关键材料影响甚至决定着电池的比能量、寿命、安全性能、充放电性能和高低温性能等多种宏观电化学性质。现在的电解质已经从以前的液态电解发展到固态电解质也就是聚合物电解质。以聚合物电解质取代液态电解质，是锂离子电池发展的一个重大进步，其显著特点就是提高了电池的安全性能，易于加工成膜，可以做成全塑结构，从而可制造超薄和各种形状的电池；能够很好的适应电池冲放电过程中电极的体积变化，同时又有较好的化学和电化学稳定性能。因此在新型高能锂电池及电化学的应用上显示出很大的优越性。 1 聚合物电解质 聚合物电解质也就是高分子电解质，它是由极性聚合物和金属盐络合形成的一类在固态下具有离子导电性的功能高分子材料，实际上就是锂盐的聚合物溶液，广义的说是指具有离子传导性的导电聚合物材料，即在外加电场驱动力作用下，负载电荷的离子定向移动来实现导电过程的聚合物，它的溶剂无论是液体高分子还是固体高分子都具有能够和锂离子配位的基团，而且这些基团与锂离子配位能力越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，相应的聚合物电解质电性能就越强。 作为各种电池等需要化学能与电能转换场合中的离子导电介质，它在工业和科研工作中的各种电解和电分析过程中有重要的用途，在锂离子电池中它作为锂离子的传输介质必须具备这些条件：工作温度下的电导率较高，一般要大于1 mS/cm，以保证组装成的电池电阻降较低；锂离子迁移数大，以防止产生浓差极化；对电子传输几乎绝缘，因而能够有效地隔离正负电极，以防止电池内部短路；对锂电极的化学和电化学稳定性高，以保证电解质-Li 界面性质稳定性良好；制造成本低廉，以利于市场开发；温和的化学成分，不会污染环境。基于对这种新型电解质的这些特点与要求，许多科研工作者进行了不懈地努力。从最开始的导电聚合物，到有机聚合物再到无机聚合物，再到有机-无机共混聚合物等等，进行了大量的理化性质、常温下的导电率和成膜强度的研究和测试。 电解质的发展到今，已形成了一定的体系，可以分成不同的类型。标准不同其分类也不同，根据导电离子不同，可分为单离子和双离子聚合物电解质；根据聚合形态不同，可分为固体
高分子材料成型加工课后部分习题参考答案
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．为什么聚合物的结晶温度围是Tg～Tm？ 答：T>Tm 分子热运动自由能大于能，难以形成有序结构 T 固体电解质材料 第一节银、铜离子导体 银、铜离子导体是固体电解质材料中研究最早的一部分，对它们的研究促进了固体电解质学科的发展。 最典型的是AgI晶体., 其146℃时转变成α相（146℃-555℃），电导率提高了三个数量级，达到1.3 Ω-1cm-1。 研究发现，一系列银和铜的卤化物和硫属化合物如：CuBr、CuI、Ag2S、Ag2Se和Ag2Te等都有这种离子导电性。 自1961年合成出了第一个室温快离子导体Ag3SI以来，1967年发现了RbAg4I5，它在室温的电导率为0.27Ω-1cm-1，是至今为止，室温电导率最高的银离子固体电解质。 银离子导体的化学稳定性较差，且价格高。铜离子导体和银离子导体性质相近，但价格便宜。如：RbCu4Cl3I2和 Rb4Cu16Cl13I7是目前室温电导率最高的固体电解质材料。 银、铜离子导体的晶体结构已在第一章中介绍过。它们分别是体心立方和面心立方结构。 根据这样的结构的特点，可以在α-AgI结构的基础上进行离子置换得到许多类似结构的银铜离子导体（用其他离子置换碘化银中的部分离子，使α-AgI 的高温导电相结构能够稳定到室温）。 一、α-AgI的离子置换 1、阴离子置换： 用S2-、P2O74-（焦磷酸根离子）、PO43-、AsO43-、VO43-、Cr2O72-、CrO42-、WO42-、Mo2O72-、MoO42-、SeO42-、TeO42-和SO42-等阴离子（银盐）都可以置换α-AgI中的一部分I - 离子，得到室温下具有高离子导电率的固体电解质。它们的室温电导率比室温下的 AgI大104倍。 a、α-Ag2S本身也是体心立方结构，只是晶格内银离子有4个，且电子电导较大。 Ag3SI是AgI和Ag2S的二元系中分子比 1：1的化合物。 具有与α-AgI相类似的结构。银离子电导率在25℃时为0.01Ω-1cm-1，电子电导率为10-8Ω-1cm-1，电子电导率的大小取决于样品制备过程中硫的活度，硫的活度越大，电子电导率就越低。所以Ag3SI材料的合成时，需要在一定的硫蒸气压下进行。 Ag3SI在800℃以前不分解，是一个中温固体电解质。 b、Ag3PO4-AgI 系统中存在三个中间化合物，其中两个不是离子导体，只有 Ag7I4PO4 是低温离子导体，它是由 AgI和 Ag3PO4在400℃直接合成的。常温的离子电导率0.019Ω-1cm-1。T > 79会慢慢分解成AgI和Ag5I2PO4。 c、Ag4P2O7- AgI系统中存在四个中间化合物，其中，AgI占93mol%左右的组成电导率最高；40mol%的组成电导率降低。 Ag19I15P2O7是一个低温离子导体，25℃时0.09Ω-1cm-1。147℃时分解成 AgI和Ag16I12P2O7（在147-274℃具有高的电导率）。 d、Ag2SO4-AgI系统：Ag2SO4与AgI、AgBr、AgCl三个系统中，只有Ag2SO4-AgI系统中存在高电导的室温固体电解质。它是硫酸银组分在0-25mol%范围内生成的固溶体。急冷得到的室温相（不稳定，须在-20℃保存，否则会析出γ-AgI，降低电导率），室温电导率高达0.05Ω-1cm-1。 其他含氧酸银和碘化银系统合成的化合物电导率要低一个数量级。 2、阳离子置换 将Rb+和K+等碱金属离子、NH4+ 或各种有机铵离子、锍或硒的有 高分子电解质 1.概述 在大分子链上带有可离子化的基团的水溶性高分子化合物称为高分子电解质,也称为聚电解质.高分子电解质在室温下电导率可达0.0001-0.001S/CM,具有良好的饶曲性、粘弹性能和应变性能，并因具有良好的透光性可制成透明薄膜;同时由于高分子电解质固化后具有一定的黏附力和良好的机械强度而便于器件的组装，所以成为全固态器件的首选材料。另外由于高分子电解质还具有絮凝、增稠、减阻、分散和电离等性能，已经被广泛的应用到环境保护、石油化工、印染与造纸、制药等行业具有很大的应用市场。 在能源日益缺乏的今天，高分子电解质的研究尤为重要，近年来有关高分子电解质的研究主要集中在保持力学性能的前提下提高室温离子传导率等方面。 2、高分子电解质的分类 按来源:天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质 按形态:高分子全固态电解质、分子凝胶电解质 按离子类型:阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质 按结构:主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解质、中性单体与离子单体的共聚物 按传输离子:质子导电电解质、离子导电电解质 按高分子基团:醚类、酯类、胺类等 3、高分子固体电解质的结构和性能 高分子固体电解质材料是由高分子主体物和金属盐两部分复合而成。其中高分子含有起配位作用的给电子基团，所以高分子主体物所含基团的数目与性质、大分子链的柔顺性及稳定性等对高分子电解质的性能均有重要影响。聚醚、聚酯、聚亚 胺、聚硅氧烷衍生物常用做高分子电解质主体物。PEO和碱金属组成的配合体系是研究最多的高分子电解质体系，PEO作为离子传导基质，碱金属离子作为电荷载流子源，起离子导电机理是:在分子链的醚氧原子的作用下金属盐解离为电荷载流子，离子借助高分子的近程链段运动，在高分子介质中迁移而表现出离子导电能。另外可通过化学方法和物理方法对高分子主体物进行改性，以降低高分子玻璃化温度和结晶度，达到提高室温离子传导率的目的。 4、高分子电解质的制备 (1)阳离子聚电解质的合成: 1)单体共聚法:通过阳离子型单体的共聚反应获得阳离子聚电解质。该方法由于阳离子单体种类有限，合成工艺复杂和制备成本较高等缺点，应用受到限制。 2)高分子化学反应法:以天然或合成高分子为母体，通过高分子链上的基团与阳离子化试剂的化学反应，获得阳离子聚电解质的方法。与1)比较合成工艺相对简单，目前应用较多的有天然高分子如淀粉、纤维素等和合成高分子如PS、PVC、聚乙烯醇等阳离子化改性物。 (2)阳离子聚电解质的合成 1)聚丙烯酸盐的合成:首先由丙烯酸或丙烯酸酯与金属的氢氧化物中和或皂化制备(甲基)丙烯酸的铵、钠、钾、镍等盐的单体，然后用水溶性氧化还原引发剂引发丙烯酸盐单体的自由基水溶液聚合。 2)聚苯乙烯磺酸盐的合成:有两条合成路线，一是苯乙烯磺酸盐聚合，二是苯乙烯的磺化反应制备。 3)苯乙烯磺酸盐的合成:由乙烯磺酸盐钠单体在水溶液中自由基聚合制备。 4)羟甲基纤维素的合成:将富含纤维素的棉短绒或木质纸浆纤维用氢氧化钠溶液处理后，与氯乙酸钠在50-70度反应。可的羟甲基纤维素。 (3)两性高分子电解质的合成 LiPON固态电解质与全固态薄膜锂离子电池制备及特性研究 薄膜技术使全固态薄膜锂（锂离子）电池的制造由设想变为现实。微芯片、微机电系统以及微型存储器等微小器件在低能领域的供电需求,使全固态薄膜锂（锂离子）电池成为未来电池微小型化技术与产业发展的重要方向。基于此应用需求,本论文比较全面地开展了全固态薄膜锂离子电池中LiPON固态电解质薄膜、LiMn2O4阴极薄膜、ZnO和Si两种阳极薄膜的制备与特性研究;在此基础上,制备并研究了四种膜系结构的全固态薄膜锂离子电池,电池阴极为退火或未退火的LiMn2O4薄膜,阳极材料根据电 化学可逆反应机理分为ZnO（过渡金属氧化物型）与Si（锂合金型）两种。根据基底不同,制备的电池又分为刚性石英玻璃基底（厚度为1 mm）和柔性聚酰亚胺（PI）基底（厚度为125μm）两类。 本论文取得的主要结论与创新如下。以Li3PO4为 靶材、采用射频磁控溅射法在氮气下反应溅射LiPON固态电解质薄膜与Al/Li PON/Al三明治结构,研究固态电解质电化学特性。通过优化关键制备参数,包括 靶基距、溅射功率、工作压强以及氮氩流量比,研究并确定了LiPON固态电解质薄膜的最佳特性与制备参数。在纯氮气、低压强条件下,通过射频磁控溅射法可得到致密、无缺陷的高品质LiPON薄膜。 通过溅射手段制备Al/LiPON/Al三明治结构中不同粗糙度的底层Al电极, 进而得到不同的电解质与电极界面粗糙度,研究不同界面粗糙度时电解质的体电容、体电阻、有效面积以及激活能的变化,发现界面粗糙度的增大对离子电导率的提升有较大帮助。在不改变LiPON靶材组分与溅射工艺参数的情况下,通过增大电解质界面粗糙度使其离子电导率由1.09μS/cm增加到2.70μS/cm,达到文 献报道的较高水平。研究了退火对LiPON薄膜本征结构和电化学特性的影响规律。退火会改变LiPON薄膜中氮三配位键N与氮双配位键N的比例关系,在经历300℃1小时退火处理后,LiPON薄膜的离子电导率显著提升,从1.10μS/cm提高到 3.28μS/cm。 首次发现,LiPON薄膜可承受400℃-500℃的高温热处理,400℃退火1小时后LiPON薄膜具有1.55μS/cm的离子电导率,500℃退火1小时后仍具有0.13μ S/cm的离子电导率。证明LiPON固态电解质薄膜具有极佳的热稳定性,这对拓展 固态电解质膜材合成加工成型 一、拟解决的关键科学问题、关键技术和研究目标 （一）拟解决的科学问题 1.现有有机固态电解质（如PEO等）弹性模量不足，不能达到完全抑制锂枝晶 的强度。 2.现有无机固态电解质中锂枝晶会沿晶界生长，也不能完全抑制锂枝晶，且制 成薄膜成本高，并且与正负极结合较差。 （二）研究课题的关键技术和预期目标 应用自有发明专利技术，研发、设计、生产、优化一种新型固体聚合物电解质材料。实现如下预期目标：在宽温度范围内（-40°-100℃）具有高离子电导率（>10-4S/cm），高杨氏模量（>0.5GPa），并达到厚度小于20微米，质地均匀无微孔连续薄膜。可将该材料如隔膜状使用，与现有的正负极活性材料包括锂金属相容。 二、主要研究内容 研究重点： 1.根据材料的新机理进行合成路线及加工成型路线设计。 研究思路: （一）新型固态聚合物电解质的设计 目前，固态电解质材料主要以无机锂氧化物、硫化物体系和有机全固态聚合物体系这两种体系实现。而现有的有机全固态聚合物体系由于其依靠高分子链运动实现锂离子传导，其室温离子电导率低，在50℃以上才能达到良好的离子电导率，限制了其室温全固态锂电池的广泛应用。 通过转变原有在聚合物固态电解质中依靠高分子链运动而带动锂离子迁移的思路，我们设计了一种新型固态聚合物电解质。在PEO等体系中，形成的是一种强路易斯酸碱配位，PEO链作为强碱通过氧原子与锂离子的强配位能力，解离锂盐。而在我们的设计中，形成一种弱酸弱碱交替的高分子聚合物分子链与锂离子相互作用，形成锂离子迁移。示意图如下： 其中A为一种中性物，在与共轭高分子中性链接近后，由于共轭结构链中的电子可在振动时候或者有A中提供给电子或者拉电子能力时离位，形成极化子。随后极化作用带来电场的扰动变化，弱化电子与A之间的作用，高分子链形成孤立子。在众多孤立子存在下，在电解质中形成孤立子带。从而实现了较高的离子迁移率，即离子以一种在富电子或缺电子的点位中跳跃的方式迁移。 以此为思路合成固态电解质聚合物材料，同时通过涂布或挤出等方式实现该材料的薄膜化。 （二）新型固态聚合物电解质的合成以及加工 根据如上设计思路，我们参照Nafion膜材进行设计，将全氟主链换为具有一定共轭结构的主链，成弱路易斯酸碱，其上再直接替换原有氢位为磺酸基或其他具有一定电离能力的基团，再将活泼氢位置换为锂离子，实现导锂结构。下图合成过程为参考。 固体聚合物电解质水电解池及其膜电极的研究氢气是重要的能量载体,也是重要的化工原料。氢气在燃料电池及储能、化学工业及石油化学工业、贵金属冶炼、造船工业等领域具有十分重要的用途。 电解水制氢技术是获得高纯度氢气的最为重要的技术手段之一,目前应用最广泛的是碱性电解水技术,具有制氢规模大,投资成本低的优势,但是也存在使用具有腐蚀性电解液、产物纯度低、能量效率低等缺点。与其相比,近年来快速发展的固体电解质(SPE)电解水技术则具有电解池结构紧凑、电流密度高、能量效率高以及可输出超高纯度和高压强的产物气体等优点,被认为是最有发展潜力的一种电解水制氢技术,目前的SPE电极一般是将催化剂粘结(喷涂)在固体电解质的表面,存在由于催化剂结合不够牢固而引起的电极稳定性不高、使用寿命不够长、电解效率仍然偏低等缺点。 针对目前SPE电解水技术存在的问题,本论文提出和采用了一种离子交换-还原沉积制备应用于SPE电解池中的新型膜电极(MEA)的方法,制得一种高性能的SPE电解水电极;考察了前驱体的种类、金属沉积量、催化层结构、还原剂等等因素对于电极电解水性能的影响;并采用XRD、ICP-AES、SEM等对电极进行了表征。实验结果表明:还原沉积制备的电极中,催化剂层与固体电解质膜结合十分紧密,催化剂层均匀地分布在固体聚合物膜(PEM)表面,催化层厚度为1-2μm。 本文研究发现:在阳极催化层制备中引入铱,可使得形成的催化层具有棉花球状的三维结构;在优化制备条件下制备的电极的阳极层为双金属层结构,Pt载量为1.4 mg/cm2,Ir载量为0.4mg/cm2,阴极层催化剂载量为Pt含量1.0 mg/cm2。在常压和75℃下,双金属层阳极SPE电极的电解电压为1.76 V时,电流密度可达505 mA/cm2,电解效率可高达84%(vs.HHV)。 课名：能源材料及技术工程基础 题目：聚合物全固态锂离子电池研究现状与应用 姓名：崔辉 学号： 2220160681 签名： 摘要 传统液态锂离子电池易泄露、易腐蚀、服役寿命短，具有安全隐患，逐渐不能满足大容量储能元件、电池薄膜化以及电动汽车的需求。聚合物全固态锂离子电池有望解决安全性问题，越来越受到设计者们的青睐并将得到广泛应用。本文对固态聚合物电解质的发展历程及研究现状进行了简要的概述，并阐述了聚合物全固态锂离子电池的应用及发展方向。 关键词：固态聚合物电解质；全固态锂电池 一、引言 能源和环境是人类进入21世纪必须面对的两个严峻问题，新能源和清洁可再生能源的不断开发是人类社会可持续发展的重要基础。锂离子电池以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命、可快速充放电和环境友好等诸多优点，在手机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车等中小型电池领域应用广泛，已经成为21世纪能源经济中一个不可或缺的组成部分[1,2]。但传统的液态锂二次电池中含有大量有机电解液，具有易挥发、易燃、易爆等缺点，会造成重大安全隐患。与传统的液态电解质锂二次电池相比，基于聚合物电解质的全固态锂电池除了具有液态有机电解质锂离子电池的特点外，还在几何形状、容量、充放电、循环寿命和环保性能等方面更具优势[3]。同时，不存在液态电解质电池所存在的漏液污染和燃烧爆炸，从根本上解决安全隐患。本文就结合相关文献对全固态聚合物电解质进行简要介绍，并讨论了全固态锂离子电池的相关应用。 二、全固态聚合物电解质简介 1、发展历程 聚合物电解质的研究起源于1973年，当时Wright首次测量了聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐(M x)络合的电导率，报道了聚氧化乙烯(PEO)-碱金属盐复合物具有较高的离子导电性[4]。1983年，Berthier等利用核磁共振技术表明固态聚合物电解质中PEO低室温电导率的主要原因是由于其很高结晶度的缘故。随后，Cheradame等利用交联与共聚的合成方法，获得了室温电导率达 5×10-5S·cm-1的固态聚合物电解质，从此揭开了固体聚合物电解质研究的序幕。20世纪90年代，Gozdz等利用P(VDF—HFP)共聚物制备了多孔型聚合物电解质最先实现了聚合物锂离子电池的产业化[5]。经过20余年的开发与研究，目前已经出现了众多固态聚合物电解质体系。 2、全固态聚合物电解质的分类[6] 根据基体的不同，可将全固态聚合物电解质（ASPEs）分为以下几类： 高分子电解质及其应用 聚电解质也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。 基本介绍: 也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。可用作增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂等。不溶性体型聚电解质归入离子交换树脂 基本分类： 聚电解质按电离的基团可分为:①聚酸类:电离后成为阴离子高分子,如聚丙烯酸（见结构式a）、聚甲基丙烯酸(b)（见丙烯酸聚合物）、聚苯乙烯磺酸(c)、聚乙烯磺酸(d)、聚乙烯磷酸(e)等；②聚碱类:电离后成为阳离子高分子,如聚乙烯亚胺唚CH2-CH2-NH唹、聚 聚电解质分子式 乙烯胺(f)、聚乙烯吡啶(g)等。此外，还有无机类的聚磷酸盐(h)、聚硅酸盐(i)和天然的核酸、蛋白质。后二者因一分子中具有酸性和碱性两种可电离的基团，所以称为高分子两性电解质。 补充： 按来源：天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质 按形态：高分子全固态电解质、分子凝胶电解质 按离子类型：阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质 按结构：主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解质、 中性单体与离子单体的共聚物 按传输离子：质子导电电解质、离子导电电解质 按高分子基团：醚类、酯类、胺类等 高分子电解质的制备 （1）阳离子聚电解质的合成： 1）单体共聚法：通过阳离子型单体的共聚反应获得阳离子聚电解质。该方法由于阳离子单体种类有限，合成工艺复杂和制备成本较高等缺点，应用受到限制。 2）高分子化学反应法：以天然或合成高分子为母体，通过高分子链上的基团与阳离子化试剂的化学反应，获得阳离子聚电解质的方法。与1）比较合成工艺相对简单，目前应用较多的有天然高分子如淀粉、纤维素等和合成高分子如PS、 PVC、聚乙烯醇等阳离子化改性物。 （2）阳离子聚电解质的合成 1）聚丙烯酸盐的合成：首先由丙烯酸或丙烯酸酯与金属的氢氧化物中和或皂化制备（甲基）丙烯酸的铵、钠、钾、镍等盐的单体，然后用水溶性氧化还原引发剂引发丙烯酸盐单体的自由基水溶液聚合。 2）聚苯乙烯磺酸盐的合成：有两条合成路线，一是苯乙烯磺酸盐聚合，二是苯 乙烯的磺化反应制备。 3）苯乙烯磺酸盐的合成：由乙烯磺酸盐钠单体在水溶液中自由基聚合制备。 4）羟甲基纤维素的合成：将富含纤维素的棉短绒或木质纸浆纤维用氢氧化钠溶液处理后，与氯乙酸钠在50-70度反应。可的羟甲基纤维素。 （3）两性高分子电解质的合成 1）阳离子单体与阴离子单体的共聚 2）离子对单体聚合：通过阴离子单体的银盐与阳离子单体的碘离子反应，或酸碱性不同单体间的中和反应制备离子对单体聚合，即可得到与溶液的PH值无关 的离子对两性高分子。 溶液性质 一种新型全固态聚合物电解质的制备和研究 杨道均1,2，傅相锴1,2,3，龚永锋1,2 1西南大学化学化工学院应用化学研究所，重庆（400715） 2重庆市应用化学市级重点实验室，重庆（400715） 3三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆（400715） 摘要：以醋酸乙烯酯（V Ac）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物P（V Ac-MMA），再以四氢呋喃（THF）为溶剂，机械搅拌混入LiClO4，制备了聚合物电解质。FTIR测试表明P（V Ac-MMA）已经聚合生成，用XRD对不同单体投料比下共聚物中的无定形相进行分析；TG、力学性能和电化学交流阻抗测试表明，P（V Ac-MMA）为基体的聚合物电解质具有很好的热稳定性，机械强度和较高的电导率。在25℃不含增塑剂的条件下，离子电导率最高达到了1.2738×10－3S/cm；离子电导率随着温度的升高而迅速增加，电导率—温度曲线符合Arrhenius方程。 关键词：醋酸乙烯酯；甲基丙烯酸甲酯；聚合物电解质；离子电导率 1.引言 高分子固体电解质（Solid polymer electrolyte）,又称为离子导体聚合物（Ion-conducting polymer）,是从20世纪70年代起迅速发展起来的一种新型固体电解质材料。1973年英国的Wright等[1]首次报道了聚氧化乙烯（PEO）/碱金属盐络合物具有离子导电性。1979年，法国Armand等[2]报道了PEO/碱金属盐络合物在40—60℃时离子电导率达10－5 S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。此后，在全世界的范围都掀起了聚合物固体电解质的研究热潮。目前研究最为广泛的聚合物电解质基体主要有PEO、PAN[3]、PMMA[4]、PVdF [5]等。但迄今，电性能和力学性能具佳的聚合物电解质薄膜报道并不多。有文献报道了一系列以共混聚醋酸乙烯酯（PVAc）为基体的聚合物电解质，如PV Ac/PMMA[6]、PV Ac/PVdF[7]、PV Ac/PEO[8]和PV Ac/P(VdF-co-HFP)[9]等，它们都有较高的离子电导率和较好的机械性能。但是以V Ac共聚物为基体的聚合物电解质还未曾见报道。 本文采用半连续种子乳液聚合法[10]，以V Ac和MMA为单体，聚合生成了无规共聚物P（V Ac-MMA），并将其作为基体应用于聚合物电解质，进一步提高离子电导率和力学性能。运用热重分析、交流阻抗和力学性能测试对聚合物电解质的热稳定性、离子导电性和机械性能进行表征。 2.实验 2.1 原料 醋酸乙烯酯单体（上海山浦化工有限公司）用前蒸馏，取71—73℃的馏分，甲基丙烯酸甲酯单体（成都科龙化工试剂厂）用5％的 NaOH溶液洗涤，以除去阻聚剂对苯二酚，再用去离子水洗至中性。乳化剂十二烷基硫酸钠（天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司），引发剂过硫酸铵（天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司），缓冲剂碳酸氢钠（重庆北碚化学试剂厂），溶剂四氢呋喃（宁波大川精细化工有限公司），破乳剂硫酸铝钾（成都科龙化工试剂厂），均系市售化学纯，直接使用；去离子水自制。 2.2P（V Ac-MMA）共聚物和电解质薄膜的制备 用80g去离子水溶解0.5g乳化剂十二烷基硫酸钠加入到250ml的三口烧瓶中，开启搅 合成纤维吊装带生产工艺 2、生产制造工艺 5.1、集束、加捻 5.1.1穿线： （1）首先把检查好的原纱摆放在纱架上，使纱脱线顺利。 （2）穿40根纱（两侧各20根）过瓷砖、瓷牙、牵引到摆动器上。5.1.2集束 （1）把纱轴安装好，使其牢固，把穿好的线围绕在纱轴上。 （2）开动机器，注意速度不易太快，调整摆动器摆动纱线能左右平均的缠绕在纱轴上。 （3）集束当中不可断纱，纱线不可集的太多，离纱轴边缘2厘米左右。 5.1.3加捻 （1）把集束好的纱轴，安装到转动加捻机上，引出线束引至摆动器。 （2）把空纱轴安装好，把线束缠绕在纱轴上。 （3）先开动集束机，把速度放到最慢，然后开动转动加捻机，再调整捻距。 （4）调整捻距，就是调整集束机的快慢，使捻距在10cm/每捻为佳。 5.2织带 5.2.1穿线 （1）把已加捻检验好的纱线整齐的摆放在纱架上，使其脱线顺利。 （2）首选把预计用纱的根数平分两侧，然后把纱线按顺序由前至后，由上而下，把每一根纱穿过瓷传、瓷牙，按顺序穿入钢扣，使其 整齐，不可互相粘扭，交叉。 （3）把穿好的纱线一上一下的顺序穿过四个隔离杆，一定要上下分清，不可交叉。 （4）把纱线从机头的右侧按顺序穿过棕框，注意穿芯时，一定要按棕框顺序先3框、4框、5框、6框，不要漏穿和交叉穿。 （5）把穿过棕框的纱线整理好，从机头右侧开始，按888888 (888) 的顺序插入机头钢扣，每个棕框的纱一定按规定数量穿，不可多 或少。 （6）最后用没有加捻的纱线按每侧4根、2轴从瓷传、瓷牙、钢扣到棕框，二组分别穿一框二框，然后把纱线穿入有捻线的钢扣最前 一个和最后一个。 5.2.2织带 （1）把穿好的所有纱线编成辫卷入织带器中，检验设备准备织带。 （2）各种吨位的吊带皮的宽度，纱线数量如下表所示，将纬线从减震沟针上穿入在摆针，转动手轮，看纬线和锁边线是否能顺利钩在钩针上，然后点动织机，看送纬量大小一般根据织出的带皮宽、窄来定，宽为送纬量大、窄为送纬量小，如送纬偏大或偏小可调节送纬轮使其正常。 （3）在编好的带皮上人工喷刷产品油漆标致：WLL：（吨位数值）5.3染色与整形 5.3.1工艺流程 （A）浸轧染液----------（B）预烘干燥------------（C）热熔固色------------（D）牵引落带 5.3.2工艺条件 （A）浸轧染液 （1）浸染方式：一浸一轧 （2）40℃温水调制染液（不可过高，否则容易凝聚）。 （3）轧槽内染液量不易过多，随用随加。 高分子固態電解質應用於燃料電池 長庚大學化學工程與材料工程研究所王博彥 一、摘要 隨著科技的日新月異，汽機車、智慧型手機、筆記型電腦等耗能產業越來越多，尋找輕薄電池與新型能源的開發，儼然已成為本世紀最重要的課題。發展同時具有低污染、高效能的新能源開發，已為全球各國一致追求的目標。燃料電池將為本世紀帶來最新型的能源，由於奈米材料的發展，燃料電池科技日益精進，尤其是質子交換膜(proton-exchange membrane, PEM) 與昂貴的白金觸媒塗佈皆在燃料電池中扮演重要的角色。本文主要介紹以高分子薄膜的固態電解質為發展的新型氫能與直接甲醇燃料電池之應用。 二、前言 二十一世紀正式邁入高油價的紀元，工業快速發展，人類追求更便利的生活、製造更多的產品，以供應需求日益增大的人類生活。尋找開發出低污染、高效能的能源，顯然的發展能源已是本世紀的必然趨勢，太陽能、風力、潮汐、地熱、生質柴油都是研究方向，但發展至今也產生了如供應的穩定性、成本過高、耗能、與民爭食等問題；然而優異的能源應該具備源源不絕的來源，且使用完畢後產生的廢棄物不具污染也可以提供人類飲用，其中以燃料電池最具潛力，由於燃料電池基本架構是利用“氫質子”與“氧氣”的化學能結合生成水產生電力，快速的由化學能直接轉換成電能，大大提升能量轉換的效率，不相一般發電機在發電過程中涉及熱能的二次轉換，在汽車工業大廠中，如 Ballard、Toyota、Ford 與 Honda 等公司，已經在汽車大展中發表了燃料電池概念車，台灣也引進了燃料電池巴士試運，台灣工研院、元智大學燃料電池中心、中原薄膜中心也相繼在燃料電池領域上做了相當多的努力，這也意味著燃料電池在市場上運用的可能性。 三、燃料電池簡介[1,2] 1839 年William Robert Grove 爵士發明了第一個燃料電池，但受制於當時的材料科學，無法提供足夠的電流密度；但隨著奈米材料的發展，觸媒材料的奈米化，大大的增加燃料電池觸媒電極的反應面積，燃料電池發展的可行性因此而大為增加。 1960 年代早期，通用電器生產了燃料電池為基礎的電動系統應用於 NASA (Gemini?Apollo) 太空艙，燃料提供發電而產生的副產物純水，可以提供太空人飲用，可說是兼具發電與環保的替代能源新星。 事實上燃料電池並非如一般的拋棄式電池，平時不需充電備用，需要電能時只須要通入燃料即可立即產生電力，因此稱之為環保發電機似乎比較妥當，燃料電池大致可依電解質的不同，區分為以下幾種： (1)高分子膜燃料電池[2]（Polymer Electrolyte Fuel Cell, (PEFC); Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell, (SPEFC); 或Proton Exchange Membrane 合成纤维生产安全技术集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 合成纤维生产安全技术合成纤维是以石油，天然气和煤作为原料，用人工合成方法制得的具有适宜分子量并具有可溶性的线性聚合物，再经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有强度高，质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等优越性能外，还具有耐摩擦、高模量，低吸水率，耐酸碱、良好的电绝缘等特性。可以代替棉、麻、毛等天然纤维，制成纺织品和针织品，以满足国防、科研、工农业和人们生活的需要。 合成纤维品种繁多，比较重要的有40多种。按主链结构一般可以分为碳链合成纤维和杂链合成纤维两类。碳链合成纤维是在大分子主链上全由碳原子构成的聚合物所得到的纤维，例如，聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)等。杂链合成纤维则是在大分子主链上，除含有碳原子外，还会有氧、氮、硫等杂原子的聚合物制得的纤维，例如，聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚酯纤维(涤纶)等。 合成纤维的生产，一般经过三个步骤。第一步是将乙烯、丙烯，苯、二甲苯等基本有机原料通过各种方法制成单体。第二步是将单体聚合或缩聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成纺丝原液，进而纺成纤维。 合成纤维的主要品种及其简要生产过程如下： 锦纶：锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，也叫“尼龙”、“卡普隆”。目前生产的主要品种有锦纶—6、锦纶—66、锦纶—1010三个品种。 锦纶—6：是由含6个碳原子的己内酰胺聚合制得聚己内酰胺经纺丝而成的。生产过程包括：己内酰胺的制造、聚合、纺丝及后加工。制造己内酰胺的方法有环己烷法，苯酚法，甲苯法等。生产工艺方框流程见图1。 图1锦纶—6生产工艺方框流程图 锦纶—66：是由含有6个碳原子的己二胺与6个碳原子的己二酸缩聚，并经纺丝而成。生产过程包括：己二酸与己二胺混合制成己二胺己二酸盐(简称尼龙66盐)，以50％尼龙66盐的水溶液为原料，经缩聚反应得到聚己酸己二胺，再经纺丝及后加工，生产出锦纶66长丝，其生产工艺方框流程见图2。 图2锦纶66长丝生产工艺方框流程图 涤纶：涤纶是聚酯纤维的商品名称，也叫“的确良”。生产过程包括：对苯二甲酸的制造；对苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；对苯二甲酸乙二酯的缩聚；乙二醇的回收；纺丝及后处理。制造对苯二甲酸的方法有：对二甲苯硝酸氧化法，对二甲苯分步空气氧化法，对二甲苯一步空气氧化法；甲苯氧化一歧化法和苯酐转位法等。生产涤纶短纤维是以聚酯(PET)融体为原料进入纺丝机；或以聚酯切片为原料，经干燥、熔融 聚电解质是带有可电离基团的长链高分子，这类高分子在极性溶剂中会发生电离，使高分子链上带上电荷。链上带正或负电荷的聚电解质分别叫做聚阳离子或聚阴离子。聚电解质分别具有电解质和高分子的一些性质。聚电解质溶液类似电解质溶液，可以导电，类似高分子溶液，有很大的粘度。作为软物质体系，聚电解质对很多分子组装体的结构、稳定性和相互作用具有重要影响。深入研究zeta电位对聚电解质滴定物的滴定曲线是非常有价值的。通过对聚电解质的分析，可以将聚电解质用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂，皮革和纺织品的整理剂，土壤改良剂，油井钻探用泥浆稳定剂，纸张增强剂，织物抗静电剂等。 这款来自Colloid Metrix公司的颗粒电位滴定仪可以对不同尺度的颗粒提供聚电解质，PH 和盐溶液的自动滴定，是一款自动化程度更高、使用更方便、性能更好的颗粒电位滴定及粒度分析仪。通过使用stabino II，可实现快速便捷的颗粒的电位滴定测试。它的采用流动电流电位法计算Zeta电位，并采用先进的180°动态光散射技术测量纳米粒度的大小，可以迅速得聚电解质下的Zeta电位和纳米粒度的变化图。它采用专门设计的由大规模集成电路工艺制造的大尺寸高灵敏度光电探测器阵列；采用高精度的数据传输与处理电路等一系列先进的技术和制造工艺，使该仪器具有准确可靠、测试速度快、重复性好、操作简便等突出特点。结构设计紧凑，包括内置 滴定装置、多功能传感器及高度人性化软件。直观而易于操作的软件及牢固的结构设计，使得仪器非常适用于科研及工厂的优化控制。 德国Colloid Metrix是一家颇有口碑的专业研发和制造表征胶体特征和生命科学研究的仪器公司。德国Colloid Metrix公司的Stabino为用户提供了全新的流动/Zeta电位和粒度的测量方法。另外，大昌洋行是一家专注于亚洲地区，在市场拓展服务领域处于很高地位的集团。作为德国Colloid Metrix公司的代理商，大昌洋行具有良好的市场声誉。大昌洋行能够专业提供分析仪器、设备及服务，是个不错的购买平台。 1.锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，也叫“尼龙”、“卡普隆”。目前生产的主要品种有锦纶—6、锦纶—66、锦纶—1010三个品种。 2.锦纶—6：是由含6个碳原子的己内酰胺聚合制得聚己内酰胺经纺丝而成的。生产过程包括：己内酰胺的制造、聚合、纺丝及后加工。制造己内酰胺的方法有环己烷法，苯酚法，甲苯法等。 3. 锦纶—66：是由含有6个碳原子的己二胺与6个碳原子的己二酸缩聚，并经纺丝而成。生产过程包括：己二酸与己二胺混合制成己二胺己二酸盐(简称尼龙66盐)，以50％尼龙66盐的水溶液为原料，经缩聚反应得到聚己酸己二胺，再经纺丝及后加工，生产出锦纶66长丝，其生产工艺方框流程见图2。 4. 涤纶是聚酯纤维的商品名称，也叫“的确良”。生产过程包括：对苯二甲酸的制造；对苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；对苯二甲酸乙二酯的缩聚；乙二醇的回收；纺丝及后处理。制造对苯二甲酸的方法有：对二甲苯硝酸氧化法，对二甲苯分步空气氧化法，对二甲苯一步空气氧化法；甲苯氧化一歧化法和苯酐转位法等。生产涤纶短纤维是以聚酯(PET)融体为原料进入纺丝机；或以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机，再经若干加工过程得到涤纶短纤维。其生产工艺方框流程见图3。 5. 生产涤纶长丝是以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机；或以聚酯融体为原料送人纺丝机，经不同的后处理加工，得到涤纶长丝。 6. 腈纶：腈纶是聚丙烯腈纤维的商品名称。生产过程包括：丙烯腈的合成和精制，丙烯腈的聚合或共聚，纺丝及后处理，溶剂的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法两种。以丙烯氨氧化法为例，其工艺过程是丙烯与氨按一定比例混合送入氧化反应器，空气按一定比例从反应器底部进入，经分布板向上流动，与丙烯、氨混合并使催化剂床层流化。丙烯、氨、空气在440～450℃和催化剂的作用下生成丙烯腈。反应气体中的丙烯腈和其他有机产物在吸收塔被水全部吸收下来，在成品塔将水和易挥发物脱除得到高纯度的丙烯腈产品。由丙烯腈生产腈纶纤维还须加入其他单体共聚制成。以一步法(均相溶液聚合)为例加入第二单体为丙烯酸甲酯，第三单体为衣康酸，溶剂为硫氰酸钠水溶液。 7. 维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称。生产过程包括：醋酸乙烯的合成，醋酸乙烯的聚合，醋酸乙烯的醇解，甲醇和醋酸的回收，纺丝及后加工，热处理及缩醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法两种。以乙烯法为例，其工艺过程是以乙烯，醋酸和氧气送入固定床反应器，在催化剂作用下，进行合成反应，生成醋酸乙烯，经气体分离器分离出含醋酸乙烯和醋酸的反应液，经精馏后送人聚合釜，在釜中以甲醇为溶剂，在聚合引发剂作用下，进行聚合反应，生成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，经醇解反应，固化后得到聚乙烯醇(PVA)成品。用水洗去不纯物后，用热水溶解制成纺丝原液，然后经喷丝头将原液喷入凝固浴中形成纤维，再经热处理和用甲醛进行醛化处理、上油、干燥等工序，得到维纶短纤维或维纶牵切纱。8. 丙纶纤维以聚丙烯切片为原料，可生产出丙纶短纤维和丙纶膨体长丝(BCF)。生产丙纶短纤维时，以聚丙烯切片为原料，加入颜料及稳定剂用气流输送至螺杆挤压熔融纺丝(220～280℃)，再经若干工序，得到丙纶短纤维。 9. 生产丙纶膨体长丝(BCF)时，以聚丙烯切片为原料，加入掺和剂，用气流输送至螺杆挤压熔融纺丝，再经若干工序，得到丙纶膨体长丝。 聚合物电解质 聚合物锂电池在电池市场上占主导地位，但是你知道吗？聚合物锂电池电解质是有液体和固态之分的，下面就来了解一下吧。 （一）聚合物锂电池的液态电解质 电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大，它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解，具有较高的离子导电率，而且对阴阳极材料必须是惰性的，不能浸腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂，所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机离子导电率都不好，所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质，其溶剂为无水有机物，多数采用混合溶剂。 常见的有机液体电解质一般是1molL锂盐/混合碳酸脂溶剂构成的体系。作为传递电荷与传质过程的介质，锂离子电池适用的电解液通常应满足以下几方面的要求： A.在较宽的温度范围内具有较高的电导率，最好达到（1~2）×10-3S/cm以上，锂离子迁移数尽可能高； B.液态温度范围（液程）宽，至少在-20~80℃范围内为液体； C.化学稳定性好，与电极活性物质（如正、负极材抖）、集流体、隔膜等基本上不发生反应 D.与电极材料的相容性好，能形成稳定、有效的钝化膜； E.电化学稳定性好，分解电压高，以减少电池的自放电和工作时电池内压的升高； F.闪点、燃点高，安全性好； G.环境友好性，分解产物对环境影响较小。 上述要求是实现锂离子电池低内阻、长寿命和高安全性的重要保证。锂盐、有机溶剂的选择和电解质溶液的优化决定着电池的循环效率、工作电压、操作温度和储存期限等是开发锂离子电池的关键技术之一。从某种意义上说，锂离子电池液体电解质对电池性能具有决定性的作用。 经过几十年的研究和实践，锂离子电池使用的电解液己基本成型，商品化的电解液一般选择LiPF6作为锂盐，溶剂多为碳酸乙烯脂（EC）与碳酸二甲脂（DMC）或者碳酸二乙酯（DEC）构成的混合溶剂。此外，还有少量基于特殊目的使用的电解液体系。这些电解液体系，支撑着锂离子电池的商品化以及今后的研究和发展。 （二）聚合物锂电池的固态电解质 用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量高达 3862mAh.g1，是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可避免液态电解液漏夜的缺点，还可把电池作成更薄（厚度仅为0.1mm），能量密度更高，体积更小的高能电池。破坏性实验表明固态锂离子电池使用安全性能很高，经钉穿，加热，短路和过充等破坏性实验，液态电解固体电解质材料
高分子电解质
LiPON固态电解质与全固态薄膜锂离子电池制备及特性研究
固态电解质膜材合成加工成型
固体聚合物电解质水电解池及其膜电极的研究
聚合物电解质
高分子电解质及其应用
一种新型全固态聚合物电解质的制备和研究
合成纤维吊装带生产工艺
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