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第 12 期 宋有信，等: 苯酐改性聚氨酯基固态电解质的制备与性能 ·2093·

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将 TPA-1000 和 PEG-2000 加入到装有电动搅拌 内，采样点数为 32，分辨率为 2 cm 的条件下对电
器的 250 mL 三口烧瓶中，并在氮气保护下加热至 解质膜进行衰减全反射红外测试。
60 ℃。将计量的 IPDI 加入到烧瓶中，并将反应混 1.5.2 力学性能测试
合物升温到 90 ℃反应 3 h。然后将计量的 DEG、T-9 将干燥好的电解质膜裁切成 4 mm×25 mm 的哑
和 T-12 加入到烧瓶中并剧烈搅拌再反应 1 h，直到 铃 状，采 用拉 力机进 行测 试。在 拉伸 速度 为
反应混合物变黏稠。最后，将反应混合物倒入预热 100 mm/min 的测试条件下，重复 3 次并取平均值。
模具中，在 100 ℃继续聚合 24 h，所得聚氨酯弹性 1.5.3 DSC 测试
体用于测试。根据加入 TPA-1000 和 PEG-2000 质量 采用差示扫描量热仪，测试范围为80~180 ℃，
比不同，分别记为 TPU1、TPU2、TPU3、TPU4、 在氮气保护下以 20 ℃/min 的升温速度升温到
TPU5。 180 ℃ ,保温 4 min 后用液氮以 160 ℃/min 的速率
1.3 固态聚合物电解质（SPE）的制备 快速降温至80 ℃。保温 2 min 后再以 20 ℃/min
取适量 TPU1~5 溶于 Ac 中，将占体系质量 20% 的升温速率进行扫描并记录曲线。
的 LiTFSI 溶解其中，搅拌充分后倒入聚四氟乙烯板 1.5.4 TG 测试
上，在室温下自然干燥 6 h，然后在 80 ℃真空烘箱 采用热分析仪，在 N 2 环境下，参数设置为：升
中干燥 24 h。待膜干燥完全后将其揭下，放在手套 温范围 20~600 ℃，以升温速率 20 ℃/min 对电解
箱里备用。即得到固态聚合物电解质,分别记 SPE1、 质进行热稳定测定。
SPE2、SPE3、SPE4、SPE5。 1.5.5 离子电导率测试
1.4 测试电池的制备 采用电化学工作站，运用交流阻抗法对电解质
1.4.1 离子电导率及电化学窗口测试电池的制备 的离子电导率进行考察。将 SPE 夹在不锈钢阻隔电
将干燥的 SPE 裁成半径为 8 mm 的圆片，测试 极（SS，直径 16 mm）之间并装配在 CR2032 纽扣
离子电导率，按照负极壳、钢片、SPE、钢片、弹 电池中，测试时施加的扰动电压振幅为 5 mV，测量
片、正极壳的顺序组装电池；测试电化学窗口，按 温度范围为 25~100 ℃，测试时的频率范围在 0.01~
照负极壳、锂片、SPE、钢片、弹片、正极壳的顺 100000 Hz。离子电导率（σ，S/cm）通过以下公式
序组装电池。 计算得到：
1.4.2 固态电池的制备  = L
按照 m（磷酸铁锂）∶m（粘结剂）∶m（导电 RS （1）
炭黑）=70∶15∶15 于研钵中研磨均匀后倒在铝箔 式中：L 为 SPE 的厚度（由游标卡尺测得），cm；
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上，用 125 μm 的刮刀切出均匀的正极膜，将制得的 R 为 SPE 的电阻，Ω；S 为 SPE 的面积，cm 。
正极膜先在 60 ℃烘箱中干燥，再放入到 80 ℃真空 1.5.6 电化学窗口测试
烘箱中干燥，待干燥完全后取出，裁成半径为 5 mm 采用电化学工作站，运行线性伏安扫描法，参
的圆片，称重，放入手套箱中备用。然后按照负极 数设置为：扫描电位区间 2~6 V，扫描速度 0.01 V/s。
壳、锂片、SPE、正极片、钢片、弹片、正极壳的 将电解质按照锂片/电解质膜/钢片的顺序制成扣式
顺序组装电池。 模型电池来测试。
1.5 性能测试 1.5.7 首次充放电测试
1.5.1 FTIR 测试 使用电化学工作站对固态电池的首次充放电容
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采用红外光谱仪，在 4000~600 cm 的波数范围 量进行测试，测试电压区间为 2.2~4.0 V，电流大小