ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ СТРУКТУРОЙ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ИОНОПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ И СОЛИ ПЕРХЛОРАТА ЛИТИЯ

Полный текст:


Аннотация

Твердые полимерные электролиты (ТПЭ) могут выступать в качестве ионопроводящего материала в различных электрохимических устройствах. Значительные усилия исследователей в области полимеров направлены на достижение высокой ионной проводимости одновременно с улучшенной механической стабильностью ТПЭ. Целью данной работы является исследование взаимосвязи между структурой, электрическими и диэлектрическими свойствами сшитого ионопроводящего полимера на основе смеси олигомеров, которые имеют сходные функциональные эпоксидные группы. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, широкоугловой дифракции рентгеновских лучей и широкополосной диэлектрической спектроскопии изучено влияние содержания соли перхлората лития на структуру и свойства полимерных систем, синтезированных на основе эпоксидного алифатического олигомера – диглицидилового эфира полиэтиленгликоля ДЭГ-1 и эпоксидиановой смолы ЭД-20, отверждение которых проводилось полиэтиленполиамином. Установлено, что температура стеклования синтезированных систем возрастает с увеличением количества соли LiClO4, что связано с образованием координационных комплексов между катионами лития и атомами макромолекулярных цепей ДЭГ-1 и ЭД-20. Присутствие на широкоугловой рентгеновской дифрактограмме одного дифракционного максимума диффузного типа, угловое значение которого составляет приблизительно 19,6, свидетельствует, что системы являются аморфными и характеризуются ближним порядком при трансляции в пространстве фрагментов их межузловых молекулярных звеньев. Действительные составляющие диэлектрической проницаемости и комплексной электрической проводимости зависят от содержания соли перхлората лития и температуры, при которой проводились измерения. Максимальный уровень ионной проводимости и диэлектрической проницаемости выявлен при повышенных температурах у систем, синтезированных с концентрацией соли перхлората лития 30 м. ч. 


Об авторах

Л. К. Матковская
Институт химии высокомолекулярных соединений Национальной академии наук Украины, Киев; Университет Лион 1, Виллербан
Украина

аспирант

Харьковское шоссе, 48, 02160

Лаборатория инженерии полимерных материалов

бульвар А. Латардже, 15, 69622



М. В. Юрженко
Институт химии высокомолекулярных соединений Национальной академии наук Украины, Киев
Украина

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Харьковское шоссе, 48, 02160



Е. П. Мамуня
Институт химии высокомолекулярных соединений Национальной академии наук Украины, Киев
Украина

доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Харьковское шоссе, 48, 02160



Ж. Буато
Университет Лион 1, Виллербан
Франция

доктор хабилитованый, руководитель исследований

Лаборатория инженерии полимерных материалов

бульвар А. Латардже, 15, 69622



Список литературы

1. Ionic conductivity in polyethylene-b-poly(ethylene oxide)/lithium perchlorate solid polymer electrolytes / L.A. Guilherme [et al.] // Electrochim. Acta. – 2007. – Vol. 53, №4. – P. 1503–1511.

2. Chai, M.N. Investigation on the conduction mechanismof carboxyl methylcellulose-oleic acid natural solid polymer electrolyte / M.N. Chai, M.I. N. Isa // Int. J. Adv. Technol. Eng. Res. – 2012. – Vol. 2, №6. – P. 36–39.

3. Solid polymer electrolytes based on polyethylene oxide and lithium trifluoro-methane sulfonate (PEO–LiCF3SO3): Ionic conductivity and dielectric relaxation / N.K. Karan [et al.] // Solid State Ionics. – 2008. – Vol. 179, №19–20. – P. 689–696.

4. Supramolecular polymer/metal salt complexes containing quadruple hydrogen bonding units / Kyung Ju Lee [et al.] // J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. – 2007. – Vol. 45. – P. 3181–3188.

5. Guhathakurta, S. Lithium sulfonate promoted compatibilization in single ion conducting solid polymer electrolytes based on lithium salt of sulfonated polysulfone and polyether epoxy / S. Guhathakurta, K. Min // Polymer. – 2010. – №51. – P. 211–221.

6. Free mesogen assisted assembly of the star-shaped liquid-crystalline copolymer/polyethylene oxide solid electrolytes for lithium ion batteries / Yo. Tonga [et al.] // Electrochim. Acta. – 2014. – №118. – P. 33–40.

7. Klongkan, S. Effects of the addition of LiCF3SO3 salt on the conductivity, thermal and mechanical properties of PEOLiCF3SO3 solid polymer electrolyte / S. Klongkan, J. Pumchusak // Int. J. Chem. Eng. Appl. – 2015. – Vol. 6, №3. – P. 165–168.

8. Dey, А. Effect of nanofillers on thermal and transport properties of potassium iodide–polyethylene oxide solid polymer electrolyte / А. Dey, S. Karan, S.K. De // Solid State Communications. – 2009. – Vol. 149, №31–32. – P. 1282–1287.

9. Das, S. Ionic conductivity and dielectric permittivity of PEO-LiClO4 solid polymer electrolyte plasticized with propylene carbonate / S. Das, A. Ghosh // AIP Advances. – 2015. – Vol. 5, №2. – Id. 027125.

10. Karmakar, A. Structure and ionic conductivity of ionic liquid embedded PEO-LiCF3SO3 polymer electrolyte / A. Karmakar, A. Ghosh // AIP Advances. – 2014. – №4. – Id. 087112.

11. A review of lithium and non-lithium based solid state batteries / J.G. Kim [et al.] // J. Power Sources. – 2015. – №282. – P. 299–322.

12. Co-continuous structural electrolytes based on ionic liquid, epoxy resin and organoclay: Effects of organoclay content / Ya. Yu [et al.] // Materials & Design. – 2016. – №104. – P. 126–133.

13. Effects of curing agent on conductivity, structural and dielectric properties of an epoxy polymer / W. Jilani [et al.] // Polymer. – 2015. – №79. – P. 73–81.

14. Development of a novel type of solid polymer electrolyte for solid state lithium battery applications based on lithium enriched poly (ethylene oxide) (PEO)/poly (vinyl pyrrolidone) (PVP) blend polymer / B. Jinisha [et al.] // Electrochim. Acta. – 2017. – №235. – P. 210–222.

15. Soumen, J. Electrical conductivity enhancement of a polymer using butyl glycidyl ether (BGE)–lithium hexafluorophosphate (LiPF6) complex / J. Soumen, Zh. Wei-Hong // J. Mater. Sci. – 2008. – №43. – P. 4607–4617.

16. Polu, A.R. Ionic liquid doped PEO-based solid polymer electrolytes for lithium-ion polymer batteries / A.R. Polu, H.-W. Rhee // Int. J. Hydrogen Energy. – 2017. – №42. – P. 7212–7219.

17. Study of ageing effects in polymer-in-salt electrolytes based on poly(acrylonitrile-co-butyl acrylate) and lithium salts / A.K. Łasińska [et al.] // Electrochim. Acta. – 2015. – №169. – P. 61–72.

18. Штомпель, В.И. Структура линейных полиуретанов / В.И. Штомпель, Ю.Ю. Керча. – Киев: Наук. думка, 2008. – 247 с.

19. Вплив перхлорату літію на структуру епоксидних полімерних композитів / Л. Матковська [та ін.] // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2017. – Т. 15, №1. – С. 175–184.


Дополнительные файлы

Просмотров: 70

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)