peo基固态聚物电解质交流阻抗谱的研究.pdf

摘要 用交流阻抗谱法测定固体聚合物电解质的电导率时，对于同一固 体聚合物电解质而言，同样的测试条件常会出现不同的测试结果，即 数据重现性不高，这与电极／固体聚合物电解质界面双电层的形成有 很大关系。目前有很多关于电极／固体聚合物电解质界面双电层的研 究，但仍未见深入的、全面的研究。因而，对于双电层的进一步探究 还是很有必要。为此，本文从固体聚合物电解质／电极界面双电层角 度出发，探讨了交流阻抗谱法测定聚合物电解质电导率时的若干问 题。 制备了相应的电解质膜。采用交流阻抗谱法研究了聚合物电解质本体 电阻测定时存在的一些问题以及聚合物电解质／阻塞电极体系界面双 电层的性质。主要研究结果如下： (1)对聚合物电解质本体电阻(见)与膜厚(三)关系的研究表 明，实验测得的聚合物电解质本体电阻(忌)与膜厚(三)的关系并 非为经过原点的一条直线而是与纵轴正向有一定的截距，因而从交流 阻抗谱中直接读取的R6(高频半圆与低频斜线交点对应的实轴截距) 不是单指聚合物电解质的本体电阻。通过不同电极的测试，得知从阻 抗谱中读取的惑可能含有一定的界面阻抗。从古依．恰帕门．斯特恩双 电层模型中进一步证明了如中含有界面阻抗。 (2)改变初始直流电压的交流阻抗测试表明，随直流电压增大， 交流阻抗谱中对应的岛值减小。从古依．恰帕门．斯特恩双电层模型中 得知，惰性电极与电解质之间的界面阻抗随直流电压的增大而减小， 由于忌中含有一定的界面阻抗，界面阻抗随电压的减小导致了阻抗 谱中读取的忌值减小。 (3)等效电路分析表明，代表界面双电层电容值的CPEl．T值 随直流电压增大而增大，界面阻抗相应减小，从阻抗谱中读取的总 值也随之减小。 (4)直流电压影响交流阻抗谱低频部分斜线斜率的研究表明， 直流电压从OV升高到3V时，交流阻抗谱低频部分斜线斜率随之减 小。当直流电压增大到1．5V时斜线部分开始出现半圆，且当电压增 大到2V时半圆明显呈现，随着电压继续增大，圆弧范围增大。这是 由于聚合物电解质中的阴阳离子在直流电压的影响下，分别在正负极 富集，改变了电极界面双电层性质引起的。同时，离子在电极表面吸 附使得界面离子扩散阻抗增加，导致了低频部分弧形增大。 (5)研究电池陈放时间对交流阻抗谱的影响表明，随陈放时间 的延长，交流阻抗谱低频部分斜线斜率先减小后增大。出现这种现象 的原因是由于陷于钢片表面沟壑部分的聚合物电解质中的阴阳离子 在一定初始直流电压以及陈放时间的影响下，分别吸附于正负两电极 形成紧密的吸附单层，该吸附单层的侧压力造成的弥散电容以及随陈 放时间的延长聚合物电解质缓慢的表面应力弛豫作用所造成的弥散 电容导致了低频部分斜线斜率的改变。 (6)研究阻塞电极种类对交流阻抗谱的影响表明，由于电极表 面粗糙程度的不同，造成了以不锈钢为电极的交流阻抗谱图低频部分 斜线的斜率最小，铜箔电极次之，铝箔电极最大。 关键词固态聚合物电解质，交流阻抗谱，聚氧化乙烯，阻塞电极， 双电层 Ⅱ ABSTRACT forthe notconsistent The ofsolid was electrolyte conductivitypolymer same electrochemical electrolyte impedance byusing it whentestitfor times．Andhas underthesame conditions many testing