《基於晶區離子導電的高分子固體電解質的NMR研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由王立英擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於晶區離子導電的高分子固體電解質的NMR研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王立英
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高分子全固體電解質在清潔和高效能源方面（如全固體Li電池）具有重大的套用價值。而基於晶區離子導電的高分子固體電解質可望成為新一代固體電解質材料。目前關於晶區離子導電的研究報導還很有限，並僅限於PEO高分子體系，大量的研究有待開展，結構和高分子鏈運動與離子導電性之間的詳細關係亟待建立。本項目擬以幾種典型的結晶高分子電解質為研究對象，利用多種固體核磁共振（NMR）技術（多核、多維譜方法及多種弛豫參數的測量等）並結合理論分析研究微觀相結構、高分子鏈段動力學和離子的運動性以及它們之間的關係；利用變溫NMR，結合X-射線衍射和熱分析等技術研究相結構和發生在其中的動力學過程（高分子鏈段動力學和離子運動）隨溫度的變化規律。探索高分子固體電解質晶區離子導電的基本特徵和導電機理，為設計和開發新一代高性能高分子電解質材料提供基礎。
結題摘要
本研究利用多種NMR技術，並結合X-射線衍射（XRD）、熱分析（DSC）和理論計算等方法詳細研究了兩種高結晶度聚合物電解質（PEO8:NaPF6 和 PEO6:NaPF6）的微觀結構、相轉變和鏈段動力學。變溫13C靜態粉末線型和1H旋轉坐標系下的自旋-晶格弛豫時間（1H T1ρ）的結果表明，PEO8:NaPF6中晶區的鏈段運動性高於PEO6:NaPF6，相應的，PEO8:NaPF6中離子導電率高於PEO6:NaPF6，同時證明PEO8:NaPF6和 PEO6:NaPF6中晶區鏈段的運動方式均為鏈段的大角度重取向運動。PEO8:NaPF6 中，晶區鏈段的大角度重取向運動開啟於較低的溫度 （~233 K） ，對應於較低的活化能（0.31 eV ），該值與純PEO接近，而PEO6:NaPF6中，晶區鏈段的大角度重取向運動開啟於較高的溫度 （~313 K），相應的活化能高（0.91 eV ）。PEO8:NaPF6 和 PEO6:NaPF6中，隨著溫度的升高，晶區鏈段的這種大角度重取向運動會增強，從而我們可以看到13C靜態粉末線型隨溫度的升高而發生顯著變化：低溫時，13C靜態粉末線型為寬的非軸對稱線型，化學位移張量主值大小為δ33 < δ22 小於δ11 ；而高溫時，13C靜態粉末線型變為窄的軸對稱線型，化學位移張量主值大小為 δ33 > δ22 (δ11)，結晶聚合物電解質中晶區鏈段的大角度重取向運動可以增強離子電導率，為高分子鏈和離子協同運動導電的可能性提供了證據。
