Введение к работе
'.'.',"!:І..-І J
-:.p«,.-J
Актуальность темы: Полимерные электролиты представляй? собой новый тип ионкых проводников. Благодаря своим уникальным фізико-механическим и злектро-химическим свойствам они позволит создать ноьое поколение разнообразных устройств - химических истсчии- і«ов тока, электрохромных индикаторов, коиисторов и электрохимических сенсоров.
Впервые ионная проводимость систем полимер - соль била обнаружена б 1973 г. Интенсивное исследование этого направления началось лишь в 1973 г. после того, как было предложено использование полимерных электролитов в литиевых источниках тока. За последние годы создан целый ряд ионных проводников типа полимер - соль щелочного металла и изучены некоторые закономерности ионного транспорта в этих системах.
Несмотря на существенные достижения в области электрохимии
ПОЛИМерНЫХ ЗЛеКТрОЛИТОВ Проблема СОЭДаИИЯ НОВЫХ СИСТеМ П0ЛКМ9Р
соль и изучение механизма транспорта ионов в них не потеряла сьсел актуальности.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования по синтезу полимерных матриц,обеспечивающих высокую степень диссоциации солей и подвижность ионов, а также по изучению строения комплексов и механизма транспорта. ааряженных частиц. Данная работа направлена на решение этих проблем.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследова- ; тельских работ Института органической химии Уральского отделения АН СССР по теме "Исследование электродных и транспортных процессов в жидких и полимерных электролитных системах" (номер гос. регистрации 01.9. 00 023127).
Целью работы является создание-и изучение полимерных электролитных систем на основе новых классов функциональных полимеров -. полисульфонов, поиск эффективных путей синтеза сшитых полиэфиров, обладающих высокой сегментальной подвижностью и отличающихся стабильностью свойств- во времени, установление закономерностей ионного транспорта в аморфных полиэфирных матрицах, выявление влияния природы аниона соли на свойства ПЭ, а также изучение возможности
создания на основе предложенных полимерных электролитов химических источников тока, электрохромных индикаторов и оценка их характеристик.
Научная новизна. В результате предварительного скрининга выявлен ряд полимероз - полисульфонов, полкнитрилсв, полииминов и их сополимеров, позволяющих создать на их основе полимерию электролиты. Оценена электропроводность -новых электролитных систем.
Впервые систематически исследованы электрохимические свойства электролитной системы полипипериленсульфон - LiC104 , предложено
строение координационного узла комплекса.
На основе различных ЮГ сшитых метил- и фенил-трихлорсила-наш получен ряд матриц, обладающих высокой сегментальной подвижностью. Полимерные электролиты на их основе отличаются стаСиль-
костью свойств во времени и имеют проводимость 2*10 "Ом *см .
Впервые в качестве мономеров для получения электролитов на основе сшитых полиэфирных матриц с еысокой сегментальной подвижность» предложны диметакрилаты полиэтиленгликолей с различной молекулярной массой. Установлено, что оптимальное число этиленоксид-ных звеньев в мономере составляет 30-40.
Ка примере системы литиевая соль - ЩЩПЭГ выявлено, что природа аниона влияет на растворимость и степень диссоциации соли. Анион не принимает активного участия в межмолекулярном взаимодействии с полимером и не оказьшает зачетного воздействия на гибкость цепей полимера'
Практическое значение, йятодненная работа расширяет область изученных электролитных систем полимер - соль щелочного металла Показана перспективность использования в качестве основы полимеркой матрицы для электролитов химически и термически стабильных по-лисульфонов.
Разработан простой способ синтеза сшитого аморфного поли-диметакрилата полизтиленгликоля, полимерные электролиты на основе которого обладают ионной проводимостью 5*іО^Ой*і*см*. Проведень испытания химических источников тока Li-MhOg с полимерный
электролитом ПДМПЭГ-1ЛС104. Показана возможность создания дитиевьи
элементов с удельной ёмкостью 150 - 200 А*чЛл а удельной энергией
300-400 Вга-ч/л при разряде током 10-50 ыкЛ/см"1. Установлено,что электрохромные индикаторы на основе Ю^ с ПЭ обладаю!' удовлетворительными характеристиками к выгодно отличаются- от индикаторов с жидким электролитом технологичностью изготовления и низкой скорость» коррозии злектрохромного слоя.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсужда
лись на конференции молодых учёных (Уфа, 1389 г.), на III Всесоюз
ной научной конференции по'электрохимической энергетике (Москва,
1989 г.).' .
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3'статьи и 2 те-.эиса докладов.
Структура и объем работы.. Работа изложена на 111 страницах
машинописного текста, включая 24 рисунков и 17 таблиц. Список ли-,
тературы содержит 92 наименований. Диссертация состоит из введе
ния, пяти глав, выводов и списка литературы; В первой главе просг-
нализированы литературные данные об электролитных системах, функци
ональный полимер - соль щелочного металла, рассмотрены математи
ческие модели ионного транспорта в полимерных средах, обсуждены
закономерности образования ионогенных комплексов полиэфир-соль ще
лочного металла, -фазовое состояние, состав и кристаллическая
структура,' а также реорганизация полимерной цепи при сольватации
ионов, сопоставлены возможные пути стабилизации аморфной структуры
полиэфирных матриц. Во второй главе приведены использованные физи
ко-химические методы исследований. В третьей главе представлены
способы получения ряда функциональных полимеров. В четвёртой и пя
той главах, обсуждены результаты . исследования новых полимерных
электролитов. .'"-,''
