Сonductivity of the PVA-PTC-LiClO4 polymer electrolyte

Abstract

Электропроводность полимерного электролита ПВС-ПТК-LiClO 41 Аналитический центр коллективного пользования ДНЦ РАН; Россия, 367032, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 45; rksh83@mail.ru 2 Дагестанский государственный университет; Россия, 367001, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43а; shabanov.nabi@yandex.ru В последнее время увеличился объем научных исследований полимерных электролитов. Данный интерес обусловлен тем, что литий-ион-полимерные электролиты позволяют создавать безопасные твердотельные устройства любой формы и любого размера с высокими показателями удельной энергии. Основным недостатком полимерных электролитов является их низкая ионная проводимость при температуре 20 °С и ниже. Данное явление обусловлено увеличением кристалличности, поскольку локальная релаксация и сегментарное движение полимерной цепи, допускающее транспорт ионов Li + , возможно только в аморфном состоянии. На сегодняшний день уже применяют подходы, связанные с включением инертных наполнителей на основе оксидов TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 и пластификаторов на основе апротонных, полярных, высококипящих растворителей в полимерную матрицу. Пластификация является одним из традиционных способов снижения кристалличности и увеличения содержания аморфной фазы в полимерных электролитах. Среди исследованных ранее наполнителей материалы на основе диоксида титана являются наиболее оптимальными в качестве добавки для увеличения ионной проводимости. В данной работе представлен новый метод получения полимерного электролита на основе поливинилового спирта (ПВС) с использованием пероксотитанового комплекса (ПТК) в качестве наполнителя и диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве пластифицирующего агента. Электрометрические исследования с помощью импедансной спектроскопии позволили определить объемное удельное сопротивление электролита, которое составило 9,3 кОм/см при комнатной температуре. Увеличение температуры электролита приводит к снижению сопротивления до 0,7 кОм/см при 100 °C. Характер увеличения электропроводности полимерного электролита свидетельствует о наличии двух механизмов проводимости в объеме полимерной матрицы, подробное описание которых дается в работе.Ключевые слова: полимерный электролит, поливиниловый спирт, пероксотитановый комплекс, импеданс, электропроводность, энергия активации. ВведениеРастущий спрос на литий-ионные батареи, применяемые в различных приложениях, начиная с мобильных телефонов и электрооптических устройств и заканчивая гибридными электромобилями, порождает большой интерес исследователей к разработке ионопроводящих твердых электролитов [1][2][3][4][5][6]. Для повышения срока службы и термической стабильности литий-ионных батарей производители все чаще приходят к необходимости замены жидких полимерных электролитов на твердые, которые отличаются рядом преимуществ, такими как отсутствие утечки электролита, малый вес, гибкая геометрия, простота изготовления рулонов и повышенная безопасность [6]. Полимерные электролиты на основе высокомолекулярного полиэтиленоксида (ПЭО), содержащие