Тема: Электрохимическое исследование и моделирование процессов переноса заряда в электроактивных полимерах и композитах на их основе
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Введение 5
1. Литературный обзор 6
1.1. Общая схема работы литий-ионного аккумулятора 6
1.2. Основные материалы, используемые в литий-ионных
аккумуляторах 6
1.3. Требования к связующим литий-ионных аккумуляторов 7
1.4. Основные непроводящие связующие, используемые в литий-ионных
аккумуляторах 8
1.5. Использование связующих на основе электропроводящих
полимеров 9
1.6. Методы исследования 11
1.6.1. Циклическая вольтамперометрия (ЦВА) 11
1.6.2. Спектроскопия электрохимического импеданса (СЭИ) 12
1.6.3. Потенциостатическое прерывистое титрование (ППТ) 14
2. Экспериментальная часть 19
2.1. Параметры синтеза полимерных плёнок 19
2.2. Параметры циклической вольтамперометрии полимерных плёнок 20
2.3. Параметры потенциостатического прерывистого титрования полимерных
плёнок 21
2.4. Параметры спектроскопии электрохимического импеданса полимерных
плёнок 22
3. Обсуждение результатов 23
3.1. Исследование переноса заряда в плёнке полианилина
(ПАНИ) 23
3.2. Исследование переноса заряда в плёнке полиметилтиофена
(ПМТ) 29
3.3. Исследование переноса заряда в плёнке полиоктилтиофена
(ПОТ) 33
3.4. Исследование переноса заряда в плёнке полидодецилтиофена
(ПДДТ) 38
3.5. Исследование переноса заряда в плёнке поли-3,4-этилендиокситиофена
(ПЕДОТ:ПСС) 43
Выводы 51
Список литературы 52
📖 Введение
Целью данной работы является определение параметров переноса заряда в пяти электроактивных полимерах, наиболее перспективных для использования в составах связующих в литий-ионных аккумуляторах и выбор наиболее предпочтительного полимера на основе проведённого анализа. Для достижения поставленной цели будут выполнены следующие задачи: синтез полимерных плёнок на поверхности стеклоуглеродного электрода; определение лимитирующей стадии переноса заряда методом циклической вольтамперометрии; определение числа переносимых зарядов звеном полимера с помощью метода спектроскопии электрохимического импеданса; расчёт бинарных коэффициентов диффузии по модели Монтелла с помощью потенциостатического прерывистого титрования.
✅ Заключение
• Для всех исследуемых полимеров диффузия частиц через плёнку не является лимитирующей стадией переноса заряда (кроме образца ПЕДОТ:ПСС, полученного из раствора без добавления электролита L1CIO4). Кинетика не является лимитирующей стадией переноса заряда для образцов ПАНИ, ПМТ, а также ПЕДОТ:ПСС. Небольшая замедленность переноса заряда через границы электрод/проводящий полимер и проводящий полимер/раствор электролита замечена для образца ПОТ. В полимере ПДДТ наблюдается заметное лимитирование стадией разряда ионизации.
• Новый метод расчёта количества переносимого заряда в элементарном акте лимитирующей стадии был опробован в данной работе. Оценено количество переносимых зарядов для трёх полимеров: ПАНИ, ПОТ и ПДДТ. Числа переносимых зарядов следующие: 2 заряда для ПАНИ, 1 для ПОТ, 1 для ПДДТ. Полуокружности на спектрах электрохимического импеданса для ПМТ и ПЕДОТ:ПСС при различных потенциалах не меняются, что не позволяет рассчитать количество переносимых зарядов для этих полимеров.
• Модель Монтелла была использована для расчёта коэффициентов диффузии исследуемых образцов. Выявлено, что модель применима для образцов, у которых коэффициент диффузии выше, чем 10-8 см2/с. Для исследуемых образцов наблюдаются коэффициенты диффузии порядков 10-8ч- 10-10 см2/с
• На основании полученных данных о переносе заряда в изучаемых проводящих полимерах определено, что наиболее предпочтительными для использования в качестве связующего в литий-ионных аккумуляторах являются ПЕДОТ:ПСС и ПМТ за счёт быстрого переноса заряда, а также широкой области проводимости
и электроактивности.



