外文文獻(xiàn)翻譯

應(yīng)用電化學(xué)》論文翻譯學(xué)期：2013英文題目：年級(jí)：2010英文題目：Compositegelpolymerelectrolytescontainingcore-shellstructuredSiO2(Li+)particlesforlithium-ionpolymerbatteries中文題目：含核-殼結(jié)構(gòu)化SiO2(Li+)顆粒的復(fù)合凝膠文獻(xiàn)來源：聚合物電解質(zhì)鋰離子聚合物電池文獻(xiàn)來源：ElectrochemistryCommunications17(2012)18-1英文總頁數(shù)：4中文總頁數(shù)：9作者：譯者：班級(jí)：學(xué)號(hào)：Yoon-SungLee,SeoHeeJu,Jae-HongKim,SeungSikwangXX應(yīng)用化學(xué)100X班20100XXX翻譯日期：2013.4.14參考工具：有道詞典、谷歌含核-殼結(jié)構(gòu)化SiO2（Li+）顆粒的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子聚合物電池Yoon-SungLee,SeoHeeJu,Jae-HongKim,SeungSikHwang,Jae-ManChoi,Yang-KookSun,HansuKim,BrunoScrosati,Dong-WonKim摘要：本文記述了鋰離子聚合物電池的新型復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)。作為單離子導(dǎo)體的鋰離子源，具有均勻的球形形狀顆粒的核-殼結(jié)構(gòu)化SiO2（Li+）已被合成，并作為功能性填料在復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)中使用。我們將核-殼結(jié)構(gòu)的SiO2（Li+）顆粒結(jié)合到聚合物中，做成一個(gè)對(duì)聚合物鋰離子電池非常有效的聚合物電解質(zhì)，在此基礎(chǔ)上來展示我們的材料。關(guān)鍵詞：核-殼顆粒功能性填料鋰離子電池復(fù)合聚合物電解質(zhì)二氧化硅簡(jiǎn)介由于鋰離子電池的高能量密度和長(zhǎng)的循環(huán)壽命，它已迅速成為占主導(dǎo)地位的用于便攜式電子設(shè)備，電動(dòng)汽車和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電源。然而，安全問題仍然阻礙這些電池得到充分利用。因此，尋求更安全和更可靠的電解質(zhì)系統(tǒng)是緊急的，在這種情況下，聚合物電解質(zhì)很被看好［1-2］。以聚（環(huán)氧乙烷）為基礎(chǔ)的固體高分子電解質(zhì)是最常見的例子，但是，這些電解質(zhì)被一個(gè)在室溫下僅僅從10-8到10-5S/cm變化的低離子導(dǎo)電性所影響，因此，一致的研究解決了在環(huán)境溫度下，具有較高的離子導(dǎo)電性的電解質(zhì)凝膠聚合物的制備和表征。聚丙烯腈（PAN），聚（偏二氟乙烯）（PVDF）,聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）（P乙烯（VdF-HFP））和聚（甲基丙烯酸甲酯）甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是制備凝膠電解質(zhì)最常用的支持聚合物［3］。該陶瓷填料能促進(jìn)電化學(xué)性能，但只能通過不直接帶動(dòng)鋰離子運(yùn)輸?shù)倪^程物理方法實(shí)現(xiàn)。通過陶瓷顆粒合理的表面改性，它們也可以作為電荷載流子的來源［10-12］?；诤藲そY(jié)構(gòu)游離鋰離子在控制最終形態(tài)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，研究擁有該種游離鋰離子的無機(jī)材料具有重大意義在這項(xiàng)研究中，我們合成了殼內(nèi)含有鋰離子單分散的芯-殼結(jié)構(gòu)的二氧化硅顆粒在。SiO2（Li+）的顆粒被納入一個(gè)P乙烯（VdF-HFP）基體聚合物，然后被一個(gè)液體電解質(zhì)激活，形成復(fù)合材料的凝膠聚合物電解質(zhì)。我們測(cè)試了鋰離子聚合物電池中這個(gè)獨(dú)特的復(fù)合聚合物電解質(zhì)。這項(xiàng)工作所報(bào)告的結(jié)果證實(shí)了，與傳統(tǒng)的電池電解質(zhì)（例如，純氣相二氧化硅）相比，我們的核殼SiO2復(fù)合聚合物的卓越性r1SilicaPLSH￡cOCH3^3i-OCH3ochr1SilicaPLSH￡cOCH3^3i-OCH3och3Vinyltrimethoxysilano(VTMS)hydimlywiw&condensationSiliicapowderwithvinylgrQyp8ilie卡olyflithium4-styrane&utfoiiatQ)Core-sliallstructured咅iO/LiJSilica-poly(soclium4-styrenesulfonate)Cor&'Sh&llstriKturedSIO^Na4)圖1.核-殼結(jié)構(gòu)化Sio2（Li+）顆粒的香豆素的反應(yīng)過程實(shí)驗(yàn)核-殼結(jié)構(gòu)化二氧化硅顆粒的合成圖1顯示的是核-殼結(jié)構(gòu)化二氧化硅（Li+）顆粒的合成路線。將已烯基三甲氧基硅烷（VTMS）加入到水中攪拌，直到與VTMS完全消失。然后向溶液中加入氨水，在室溫下持續(xù)反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)完成后，產(chǎn)生的沉淀（空心硅）經(jīng)過離心，再用乙醇洗滌。核-殼二氧化硅（Na+）顆粒由空芯硅粒子、4-苯乙烯自由基酸鈉鹽和n-甲基吡咯烷酮內(nèi)的偶氮二異丁腈（NMP）,在60°C下反應(yīng)72小時(shí)合成。聚合后，溶液中沉淀成過量的乙醚。濾出沉淀物并用甲醇或乙醇洗滌幾次。核-殼結(jié)構(gòu)化二氧化硅（Na+）的Na+通過伴有Li0HH20[13]的離子交換被取代。復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的制備由P（VdFcoHFP）和核-殼結(jié)構(gòu)化二氧化硅（Li+）粉末組成的一種多孔的復(fù)合聚合物膜，是由混合P（VdF-co-HFP）,SiO2（Li+）粉末和二丁基鄰苯二甲酸酯（DBP）在丙酮下球磨，然后用刮刀鑄造成500Mm厚度。膜浸沒在甲醇中去除DBP,然后在70C下真空干燥12小時(shí)。在制備的復(fù)合聚合物膜中SiO2（Li+）粉含量的變化范圍為025wt%。自立復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)膜最后通過將泡膜浸沒在LiPF6的碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯（體積3:7，電池級(jí)，TechnoSemichemCo）足夠長(zhǎng)的時(shí)間（1小時(shí)）獲得的，以便促進(jìn)膜與電解質(zhì)溶液有效地浸透。因此,對(duì)離子電導(dǎo)率的老化效應(yīng)，浸泡后可以忽略不計(jì)。電極的制備和電池組件LiCoO2電極是通過涂布一個(gè)含有鉆酸鋰，聚偏氟乙烯和超級(jí)-P碳鋁箔的NMP漿料制備的。石墨電極，是類似于通過涂覆在銅箔上的中間相碳微球，聚偏氟乙烯和超級(jí)-P制成的。鋰離子聚合物電池是通過在碳陽極和LiCoO2陰極間夾雜復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)組裝而成的。鋰離子聚合物電池的充電和放電循環(huán)試驗(yàn)是在帶電池循環(huán)儀，電壓范圍為3.0-4.2V之間進(jìn)行的。

(Dou(Dou何一一一4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500Wavenumber(cm-1)圖2.(a)SEM圖像及(b)SiO2粒子的FT-IR光譜

圖3.(圖3.(a)TEM圖像及(b)核-殼結(jié)構(gòu)化SiO2(Li+)顆粒圖像slllnoo(a)200180$1601140120100--9-(a)200180$1601140120100--9-Uptake-caIonicconductivityordcconduc±:<.iyG5cnrl)??????10^*0 5 10 15 20 25SiO2(Li*)content54321■■■■■ooooo」<DqEnut+-I0.0圖4.(a)0 5 10 15 20 25SiO2(Li+)conterrtfwt.%)離子電導(dǎo)率及(b)核-殼結(jié)構(gòu)化SiO2(Li+)粉末的函數(shù)中,

復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的鋰離子電池3.52.5但）4.51st3.52.5但）4.51stcycle20thcycle50thcycle100thcycle20 40 60 80 100 120 140 160Specificcapacity(mAhg'1)SiO2SiO2(Ln:5wt.%SfOzQLi1):10wt.%SiOstlLi1):15wt.%SiOa(L0:20wt.%SiOztlLi1):25wt%圖5.（a）由含20wt%的SiO2（鋰離子）顆粒的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)組裝的鋰離子聚合物電池的充電和放電曲線（0.5CCC和CV充電；0.5CCC放電；3.0-4.2V截止）及（b）由含有不同含量的二氧化硅（Li+）顆粒的復(fù)合凝膠聚合物組成的鋰離子聚合物電池的放電能力結(jié)果與討論圖2-(a)是二氧化硅核心粒子的電場(chǎng)槍掃描電子顯微鏡圖像.這些粒子是平均直徑為1.2微米的均勻球形。為了證實(shí)二氧化硅中碳碳雙鍵的存在，對(duì)二氧化硅進(jìn)行傅立葉變換紅外光譜測(cè)試，得到圖2-(b)光譜。硅氧烷(si-o-si)基團(tuán)的對(duì)稱拉伸振動(dòng)出現(xiàn)在766cm-1，硅氧烷⑸-o-si)基團(tuán)的不對(duì)稱拉伸振動(dòng)出現(xiàn)在1000到1200cm-1之間。從光譜圖上可以看出兩個(gè)高峰出現(xiàn)在1410和1603cm-1之間，這是碳碳雙鍵的特征，這就說明二氧化硅核心粒子中含有乙烯基。圖3展示的是含有poly殼體的透射電子顯微鏡圖像和粒子的剖面能譜分析圖，顯然，粒子具有核-殼形態(tài)，二氧化硅核心粒子(圖中黑色部分)周圍包裹著350到450納米厚的PPS(圖中灰色部分)殼質(zhì)體。能譜分析表明，硅原子位于粒子中心1.2ym處，PPS中的硫原子和鈉原子位于離殼中心約400納米處，能譜分析的這些研究結(jié)果都符合透射電子顯微鏡圖像，這也證實(shí)了二氧化硅粒子被一層厚的PPS殼體包裹，因此核殼結(jié)構(gòu)二氧化硅(Na+)顆粒球形合成成功。接下來，我們繼續(xù)用鋰離子替換鈉離子，將得到的粒子用光電子能譜分析顯示出現(xiàn)鋰對(duì)應(yīng)的57.4ev特征峰，證明二氧化硅(Na+)顆粒轉(zhuǎn)換成了二氧化硅(Li+)顆粒圖4-(a)表明復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率與SiO2(Li+)顆粒的含量具有一定的函數(shù)關(guān)系，電導(dǎo)率隨SiO2(Li+)顆粒的含量的增加而增加，直到到達(dá)最大值20%。我們假設(shè)隨著從SiO2(Li+)顆粒游離出可移動(dòng)鋰離子的增多，被SiO2(Li+)顆粒促進(jìn)增加的離子電導(dǎo)率與電解液吸收量有關(guān)。事實(shí)上，這也證實(shí)了在復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)中由結(jié)合交流阻抗測(cè)試的鋰離子遷移量和直流極化隨SiO2(Li+)顆粒含量的增加而增加。例如圖4-(b)所示，當(dāng)加入25wt%SiO2(Li+)，粒子遷移量從沒有SiO2(Li+)粒子的聚合物電解質(zhì)時(shí)的0.35增加到0.48.這個(gè)結(jié)果是因?yàn)镾iO2(Li+)顆粒是固有的單離子導(dǎo)體，從SiO2(Li+)顆粒中游離出的鋰離子有助改善離子導(dǎo)電性。在該界面中的分散產(chǎn)生的自由體積SiO2(Li+)粒子可能也有助改善離子導(dǎo)電性。離子電導(dǎo)率的下降超出20wt%，SiO2(Li+)粒子被歸因于是一個(gè)阻塞影響電荷運(yùn)輸?shù)妮d體，因?yàn)镾iO2(Li+)粒子粉末是天然的絕緣體。因此，含很高連接性SiO2(Li+)粒子的離子導(dǎo)電變地更曲折。圖5-(a)是用含有20wt%的SiO2(Li+)的復(fù)合凝膠聚合物電池組成的鋰離子聚合物電池的充放電典型圖像?；陉帢OLiCoO2活性材料，電池初期提供了一個(gè)容量為153mAhg-1的首次放電。應(yīng)當(dāng)指出的是，在恒定電壓充電步驟期間，回收的容量是非常小的，這提示我們電池內(nèi)部具有非常低的電阻以及提供高容量的能力。圖5-(b)顯示出，放電容量與含有不同量的Sio2(Li+)顆粒聚合物鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。根據(jù)離子導(dǎo)電性內(nèi)相關(guān)量增加，隨著Sio2的加入，初始放電容量緩慢增加到20wt%。復(fù)合材料中的凝膠聚合物電解質(zhì)中Sio2(Li+)的含量增加，容量保持率也得到提升。這是假設(shè)通過加入Sio2(Li+)粉末，在復(fù)合材料凝膠聚合物電解質(zhì)中保持電解質(zhì)溶液的能力得到優(yōu)化，有助于循環(huán)過程中電解質(zhì)溶液釋放。通過Sio2(Li+)粉末促進(jìn)穩(wěn)定界面特性，也可能有助改善容量保持［4-6］。由含20wt%Sio2(Li+)粉末的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)比用含有相同量的氣相Sio2復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)做的電池，表現(xiàn)出較高的初始放電能力和更好的容量保持率;這一發(fā)現(xiàn)是我們的核-殼材料具有卓越性能的另一證據(jù)。結(jié)語我們通過自由基聚合的4-苯乙烯磺酸的鈉鹽和含有乙烯基的SiO2核材料成功合成的核-殼結(jié)構(gòu)的SiO2粒子，證明用核-殼結(jié)構(gòu)化Sio2(Li+)顆粒的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)作為填料，具有獨(dú)特的運(yùn)輸和機(jī)械屬性。我們發(fā)現(xiàn)，這些材料用于可充電鋰離子聚合物電池的電解質(zhì)是非常有前景的。參考文獻(xiàn)J.-M.Tarascon,M.Armand,Nature414(2001)359.A.S.Arico,P.Bruce,B.Scrosati,J.-M.Tarascon,W.VanSchalkwijk,NatureMaterials4(2005)366.J.Y.Song,Y.Y.Wang,C.C.Wan,JournalofPowerSources77(1999)183.M.C.Borghini,M.Mastragostino,S.Passerini,B.Scrosati,JournaloftheElectrochemicalSociety142(1995)2118.J.Fan,P.S.Fedkiw,JournaloftheElectrochemicalSociety144(1997)399.F.Croce,G.B.Appetecchi,L.Persi,B.Scrosati,Nature394(1998)456.D.E.Strauss,D.Golodnitsky,E.Peled,ElectrochemicalandSolid-StateLetters2(1999)115.C.M.Yang,H.S.Kim,B.K.Na,K.S.Kum,B.W.Cho,JournalofPowerSources156(2006)574.S.K.Das,S.S.