J. Taiwan Inst. Chem. E.：靜電紡絲法制備固體聚合物電解質

DOI:10.1016/j.jtice.2020.11.012

由于人們通常認為固體聚合物電解質（SPE）的結晶相不利于離子傳輸，因此采用靜電紡絲技術來降低SPEs的結晶度。在這項研究中，將通過此策略制備的聚環氧乙烷（PEO）-LiClO4 SPEs與通過常規溶液澆鑄法制備的SPEs進行了比較。掃描電子顯微鏡（SEM）顯示，添加鋰鹽后電紡SPE納米纖維結構發生了變化。利用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）證實了靜電紡絲后LiClO4的游離Li+陽離子與PEO鏈上的醚氧基團配位。差示掃描量熱法（DSC）和X射線衍射（XRD）分析結果表明，靜電紡絲后結晶相沒有很好地發展，這導致電紡SPE的離子電導率提高。在相同的化學組成下，與常規SPEs相比，電紡SPEs在室溫下的電導率從1.03×10-7 S/cm提高到3.13×10-5 S/cm。此外，SPEs的離子電導率隨溫度的升高而增加，遵循Arrhenius定律。

圖1.在（a）1k和（b）5k放大倍率下，使用溶劑澆鑄法制備的SPE（EO/Li+摩爾比為20:1）的SEM圖像，電紡（c）純PEO以及EO/Li+摩爾比為（d）30:1，（e）25:1和（f）20:1的PEO的SEM圖像。

圖2.電紡純PEO以及EO/Li+摩爾比為=25:1和30:1的PEO的纖維直徑分布。

圖3.（a）純PEO，（b）溶液澆鑄PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）和（c）電紡PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）的ATR-IR光譜。

圖4.（a）純PEO，（b）溶液澆鑄PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）和（c）電紡PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）第一個加熱循環的DSC曲線。

圖5.純PEO、溶液澆鑄PEO-LiClO4和電紡PEO-LiClO4的WAXD圖譜。（EO/Li+摩爾比=20:1）。

圖6.溶液澆鑄PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=30:1）和電紡PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=30:1）的奈奎斯特圖。

圖7.溶液澆鑄PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）和電紡PEO-LiClO4（EO/Li+摩爾比=20:1）的離子電導率與溫度的關系。