Self-Assembled Polymer Electrolyte Nanoarchitectures for Flexible Batteries

用于柔性电池的自组装聚合物电解质纳米结构

基本信息

  • 批准号:
    0728975
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-07-15 至 2010-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

National Science Foundation - Division of Chemical &Transport Systems Particulate & Multiphase Processes Program (1415)ABSTRACTProposal Number: 0728975 Principal Investigators: Kofinas, Peter Affiliation: University of Maryland Proposal Title: Self-Assembled Polymer Electrolyte Nanoarchitectures for FlexibleBatteries Intellectual Merit:In recent years, the interest in polymeric batteries has increased dramatically. With the advent of lithium batteries used in cell phones and laptop computers, the search for an all solid state battery has continued. Current configurations have a liquid or gel electrolyte between the anode and cathode. This leads to problems with electrolyte loss and decreased performance over time. Polymer electrolytes are more compliant than conventional inorganic glass or ceramic electrolytes. The goal of the proposed research is to investigate novel nanoscale polymer electrolyte flexible thin films based on the self-assembly of block copolymers. Block copolymers will be synthesized, consisting of polyethylene oxide (PEO) as the first block, and a random copolymer of poly(methylmethacrylate) and poly(methacrylic acid) (PMMA-ran-PMAA) as the second block. Casting of the synthesized polymer from a solvent results in a self-assembled flexible nanocomposite structure, with high ionic conductivity and high lithium ion transference. A variety of microstructure and electrical properties characterization tools will be employed to evaluate the self-assembled nanostructured polymeric electrolyte's performance. Molecular weight and polydispersity index are to be determined using gel permeation chromatography combined with light scattering. The microstructure of flexible thin and bulk polymer films will be characterized by transmission electron microscopy. Polymer electrolyte complex impedance spectroscopy will be performed to assess ion transmission and cyclic voltammetry to address cell potentials.Broader Impacts:The broader impacts of the proposed research relate to a block copolymer nanoscale battery system which would be flexible because it is made out of a polymer. The ease of processing a polymer electrolyte would allow the production of thin film nanoscale self-assembled flexible batteries that could be wound into coils or processed as coatings and sheets. A solid polymer electrolyte based on the nanoscale self-assembly of block copolymers will provide devices with integrated electronics, yet distributed over a large area substrate as freestanding flexible films or coatings. The active circuit components would be directly integrated on the flexible substrate. The education activities to be undertaken in this work include undergraduate and graduate course development, graduate student mentoring, and training of a diverse population of undergraduate and high school students.
国家科学基金会 - 化学与运输系统部颗粒与多相过程计划(1415)摘要质地编号:0728975主要研究人员:彼得·科菲纳斯(Kofinas),彼得(Peter)隶属关系:马里兰州大学的提案标题:自组装的聚合物电解质电解质电解质纳米体系智力级别:最近几年,最近几年,对聚合电池的兴趣急剧增加。随着手机和笔记本电脑中使用的锂电池的出现,对所有固态电池进行了搜索。电流构型在阳极和阴极之间具有液体或凝胶电解质。这导致电解质损失和随着时间的推移性能降低。聚合物电解质比常规的无机玻璃或陶瓷电解质更合规。拟议的研究的目的是研究基于块共聚物自组装的新型纳米级聚合物电解质柔性薄膜。将合成块共聚物,由聚乙烯氧化物(PEO)作为第一个块,以及聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(甲基丙烯酸)(PMMA-RAN-PMAA)的随机共聚物作为第二个区块。从溶剂中铸造合成聚合物会导致自组装的柔性纳米复合结构,具有高离子电导率和高锂离子转移。将采用多种微观结构和电气性能表征工具来评估自组装的纳米结构聚合物电解质的性能。分子量和多分散性指数应使用凝胶渗透色谱法与光散射结合在一起。柔性薄和大量聚合物膜的显微结构将以透射电子显微镜为特征。将进行聚合物电解质复合物抗性光谱范围,以评估离子传输和环状伏安法以解决细胞电位。BRODER的影响:拟议的研究的更广泛的影响与块共聚物纳米级电池系统有关,这是由聚合物制成的,因为它是由聚合物组成的。易于处理聚合物电解质的易感性将允许生产薄膜纳米级自组装的柔性电池,这些柔性电池可能会缠绕成线圈或作为涂料和板处理。基于块共聚物的纳米级自组装的固体聚合物电解质将为设备提供集成的电子设备,但在大面积基板上分布在大面积基板上,作为独立的灵活膜或涂层。活动电路组件将直接集成在柔性基板上。这项工作中要进行的教育活动包括本科和研究生课程的发展,研究生指导以及对各种本科生和高中生的培训。

项目成果

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