New polymer electrolytes based on cross-linked, hydrophilic polymer for lithium batteries

Obecnie w akumulatorach litowo-jonowych używane są głównie elektrolity ciekłe oraz polimerowe elektrolity na bazie poli(tlenku etylenu). Ze względu na wykazywanie przez tego typu układów wielu ograniczeń, istotne są badania nad alternatywnymi rozwiązaniami. Celem pracy była optymalizacja składu elektrolitów polimerowych na bazie N-winyloformamidu, wytworzonych w wyniku polimeryzacji rodnikowej dla potrzeb ogniw litowych. Ponadto zbadano wpływ wysoko powierzchniowych wypełniaczy na właściwości elektrochemiczne uzyskanych matryc polimerowych.Preparaty zsyntezowano wykorzystując: N-winyloformamid, N,N’-metylenobisakryloamid, dimetakrylan glikolu etylowego, trimetakrylan trimetylopropanu, dichlorowodorek 2,2’-azobis(2-metylo-propionoamidynowy), bis(trifluorometanosulfonylu)imid litu, węglan propylenu oraz tlenek krzemu(IV) lub tytanu(IV).Potencjalne zastosowanie zsyntezowanych matryc polimerowych, jako żelowych elektrolitów polimerowych dla ogniw litowych, oceniono na podstawie wyników pomiarów rentgenowskiej dyfrakcji proszkowej (XRD), skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC), pomiarów przewodnictwa elektrycznego (EC) i elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS).Otrzymano elektrolity polimerowe, charakteryzujące się dobrymi właściwościami elektrycznymi, które mogą zostać wykorzystane w akumulatorach litowo-jonowych.

Currently, mainly liquid electrolytes and polymer electrolytes based on poly(ethylene oxide) are used in lithium-ion batteries. Due to the limitations of this kind of systems, the research on alternative solutions are very important.The aim of this study was the optimization of polymer electrolytes based on N-vinylformamide composition, synthesized by a radical polymerization for the lithium batteries. Furthermore, the impact of high surface fillers on the electrochemical properties of the obtained polymer matrices was examined.The samples were synthesized using: N-vinylformamide, N,N’-methylenebisacrylamide, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane, hydrochloride 2,2’-azobis(2-methyl-propionoamidinate), propylene carbonate and silicon(IV) or titanium(IV) oxide.Potential application of prepared polymer matrices as the gel polymer electrolytes for the lithium batteries, were investigated using X-ray Powder Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Electrical Conductivity (EC) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS).The polymer electrolytes were successfully synthesized using radical polymerization. The electrical conductivity studies proved that prepared samples provide good electrical properties and can be used in the lithium-ion batteries.