固態高分子電解質(聚乙烯氧- 鹽)的形態及離子導電度之研究

Abstract

本論文的主要目的是研究高分子電解質的離子導電機構和它本身的形態關係, 使用PE O 當高分子電解質的基材並加入有機鹽(LiCF CO , NaCF CO )與無機鹽(LiBF , NaBF ) 。研究相對離子和高分子基材間的互溶性對離子導電度的影響。並從固態Li NMR 中看出純LiCF CO 在NMR 光譜中只有一種狀態存在, 而PEO-LiCF CO 中Li卻 存在二種狀態, 在DSC 熱分析中, 得知PEO-LillCF CO , lPEO-NaCF CO 呈現二個 熔化溫度和一個玻璃轉換溫度, 它義喻著在此高分子電解質內存著兩種結晶結構, 而 PEO-LiBF , PEO-NaBF 卻只測得一個熔化溫度並且當PEO╱LiBF 的英耳數比為8 到 50時, 皆只含一個轉移溫度約在60℃左右, 而當莫耳數比變為3 時, 其熔點卻為139 ℃, 這可能由於高分子電解質的結晶結構與鹽類含量多寡及陰離子種類(CF CO , B F )有關而和陽離子種類(Na , Li )無關, 當溫度為30℃時, 且PEO╱NaBF ＝16 ╱1 , 導電度約為10 (mohm-cm ) 而100 ℃時, 且PEO╱NaBF ＝10╱1 , 其離子導 電度可高達10 (mohm-cm ) 。 當把一高極性高分子PVDF加入此電解質中, 明顯地看出導電度上升10倍左右, 此為不 定形態的貢獻, 並可藉由SEM 及X-ray , DSC 觀察出鹽類與PEO 的分佈情形; PEO-Li CF CO 較易形成salt-rich 結晶複合體和PEO-rich的結晶, 而PEO-LiBF 形成不定 形態的結構和以LiBF -rich 隧道方式存在PEO 內, 這都是由於相對離子(counter i ons)不同, 所造成鹽類在PEO 中的互溶性不同, 於是產生了不同的形態變化。