CS-PVA-NH4Cl共混固态聚合物电解质膜的制备与性能
2012-10-27闫康平
杨 丞,闫康平
(四川大学化学工程学院,四川 成都 610065)
0 引 言
固态聚合物电解质(SPE)作为近年来广受关注的新型电解质,可广泛应用在燃料电池、电化学传感器、超级电容器等领域,而作为薄膜电池等一类新型微型能源装置的关键组成部分,其诸如电导率,电化学稳定窗口等性能的优劣直接决定了电池性能的好坏。SPE膜过去主要采用PEO[1]作为基体进行掺杂改性。
聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)具有良好的成膜性质,生物相容性,可降解性,已被广泛运用于生物医学领域;在电化学方面,聚乙烯醇作为成膜材料为掺杂的导电剂提供场所,也得到了很好的效果[2]。陈忠元等使用Nb2O5掺杂PVA得到的SPE室温电导率在10-3S·cm-1数量级[3]。壳聚糖(chitosan,CS,1,4-二氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖)由于其具有的成膜性能,无毒无害,丰富的来源等特性,已经在纺织、化妆品等领域得到了广泛应用,而作为SPE膜基体,单纯的壳聚糖膜电导率在10-5S·cm-1,且较脆、力学性能欠佳,还无法作为电解质实际运用[4]。文献[5]中对其进行了广泛的电导率改性工作,A K Arof等向壳聚糖主体中添加油酸作为增塑剂,并添加LiOAc作为添加盐类,在含有质量分数40%LiOAc与10%OA最高电导率达到了10-5S·cm-1数量级[5],Ying Wan等将壳聚糖作为基础结构矩阵并在其中溶解KOH提供导电离子,得到室温下含5.5~8.5wt.%KOH 电导率为10-6S·cm-1的干燥薄膜[6]。制备方法上,聚乙烯醇(PVA)具有良好的成膜性能,成膜后具有良好的机械性能,并能与壳聚糖很好的互溶,与壳聚糖进行共混,避免了使用有毒的戊二醛对PVA进行交联,且可以用工艺简单的溶液浇铸法进行SPE膜制备,CS-PVA体系SPE膜由于其两种基体材料的良好性能得到了越来越多的关注,对其添加无机盐类进行改性后能大大提高膜电导率和稳定性[7]。……
