【摘要】 聚偏氟乙烯(PVDF)能促进聚合物结构中锂盐的解离，这与许多其他聚合物相比是一个很大的优势。

聚偏氟乙烯(PVDF)能促进聚合物结构中锂盐的解离，这与许多其他聚合物[1]相比是一个很大的优势。PVDF的半晶结构使其具有不同分数的非极性(α)和极性(β，γ和δ)晶体相，这主要取决于薄膜的制备方法和随后的物理、机械、热和电处理。研究表明，PVDF复合材料作为固体聚合物电解质可获得高达0.15ms/cm的离子电导率，并具有良好的电化学稳定性和0.0-5.0V的电位窗口。聚合物基复合材料包含共聚物，聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)KynarFlex®LBG8200PWD，(Arkema,France)，离子源，高氯酸锂(abcrGmbH)，纯度98%，和一种混合助剂，SiO2,Aerosil®200(EVONIK，比表面积200m2/g，平均粒径12nm)[2]。选择搅拌参数:转速(300min−1)和搅拌时间(1h)，制备出SPE样品。

采用BrukerVertex80vFTIR光谱仪进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术分析样品的化学结构和晶体结构，然后采用CAMECAIMSSCUltra仪器进行二次离子质谱(SIMS)技术对样品中的锂离子进行定位。在400~4000cm−1范围内，经HEM处理和不经HEM处理的SPE样品的FTIR光谱与纯PVDF-HFP箔的光谱进行了比较和分析。SIMS技术能够精确定位聚合物基质中的Li+，其尺寸范围在25~175nm左右，具有非均匀性特征;而SPE-300-1样品的球形锂团簇尺寸减小，范围在25~70nm左右，尺寸分布相对均匀，类似于高斯分布。根据所制备的复合材料的导电性能，可以假设SIMS技术检测到的锂元素是以锂离子的形式存在于样品中，并且是LiClO4的解离产物。FTIR光谱中的ClO4−信号证明了这一点。锂离子可以在电压的影响下在SPE结构中移动，但也可以通过与存在于PVDF-HFP聚合物链结构中的电负性氟原子相互作用而保持固定。尽管两种样品中锂的含量相同，但没有HEM的样品SPE的富锂区域和背景区域比SPE-300-1样品更大。在SIMS测量过程中，HEM过程对富锂区域的数量和大小分布有显著影响。在HEM过程中，成分同时被研磨和剪切，这导致它们交替团聚和破碎，直到形成均匀的SPE复合材料。这清楚地表明，SPE-300-1样品的锂分布更好，并导致其导电性提高。二次离子质谱法精确地显示了锂离子在固体聚合物电解质结构中的位置和分布，可以评估电池效率，并为聚合物复合材料的生产指明适当的路径。

 

[1]F.Delogu,G.Gorrasi,A.Sorrentino,Fabricationofpolymernanocompositesviaballmilling:presentstatusandfutureperspectives,Prog.Mater.Sci.86(2017)75125,https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.01.003.

[2]J.Yu,J./Liu,X.Lin,H.M.Law,G.Zhou,S.C.T.Kwok,M.J.Robson,J.Wu,F.Ciucci,Asolid-likedual-saltpolymerelectrolyteforLimetalbatteriescapableofstableoperationoveranextendedtemperaturerange,EnergyStorageMater.37(2021)609–618,https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.02.045.