تحضير وتوصيف متراكبات بوليمرية الكتروليتية جديدة

الباحث

فهد زاهر كمال

المشرف

ناهدة جمعة حميد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / تقانات المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Polymer Electrolytes; Composites; Ionic Conductivity; Characterization

الهدف من هذا العمل هو تحضير وتوصيف مركبات البوليمر كمواد إلكتروليت. إلكتروليت البولي إيثيلين اوكسايد (PEO) تم تحضيرها باستخدام تراكيز مختلفة من كلوريد الليثيوم )5 ، 8 ¢ 10 ، 12 و 15/ نسبة وزنية) ومركبات البولي إيثيلين / الجرافيت بنسب وزن مختلفة )5 ، 10 ، 15 ، 20 ، 25/ نسبة وزنية) حيث تم تحضير الأفلام بطريقة الصب. تمت دراسة الخصائص التركيبية باستعمال تقنية حيود الاشعة السينية (XRD) والمجهر الالكتروني الماسح (SEM) اما الخصائص الميكانيكية فتم دراستها باستعمال جهاز الشد. الخصائص البصرية تم دراستها باستعمال 5 -لالاء Guts التركيب الكيميائي باستخدام؟!711 . اما الخصائص الكهربائية فتم دراستها باستعمال اجهزة قياس التيار المستمر والمتناوب. أظهر تحليل الأشعة السينية أن جميع إلكتروليتات أكسيد البولي إيثيلين كانت عالية النقاء، مع زيادة Bad القمم وزيادة تركيز الجرافيت. نتائج SEM اظهرا بأن كلوريد الليثيوم موزع بشكل جيد في جميع أنحاء المادة البوليميرية، وأن جزيئات الجرافيت منتشرة بشكل جيد. أظهر اختبار الشد أن القوة النهائية Teall كانت عند تركيز 908 LIC] وهو 5 ميجا باسكال وأن الاستطالة المثلى كانت أيضاً عند تركيز %8 LIC] وهو 290667 ومعامل المرونة كان 1.95 ميجا باسكال. بتركيزن 908 LIC] أظهر اختبار الشد أن إضافة الجرافيت أدت إلى انخفاض الخواص الميكانيكية. أظهرت نتائج FTIR وجود تجانس جيد بين البوليمر وكلوريد الليثيوم والجرافيت. أظهر اختبار UV VIS أن الزيادة في تركيز كلوريد الليثيوم تؤدي إلى انخفاض في فجوة النطاق بمقدار 3.7 فولت ل %12 LIC] ثم زيادتها بزيادة تركيز الملح، في حين أظهر اختبار UV-VIS للجرافيت/ PEO أن إضافة الجرافيت لها أدى إلى زيادة في معامل الامتصاص بالإضافة إلى تأثير بسيط على فجوة النطاق. تعتمد موصلية التيار المتردد على درجة الحرارة والتردد لجميع نسب الوزن. وقد وجد أن التغيير يعتمد على عمليتين من الاسترخاء مع الترددء الأولى كانت مجموعة الاسترخاء 6 والتي كانت ناجمة عن الحركة البراونية الدقيقة لسلسلة البوليمر في المناطق غير المتبلورة والبلورية، وعملية الاسترخاء الثانية كانت بسبب المجموعة الجانبية تم دراسة حركة وتغير المجموعات الثانوية في المادة البوليمرية ودراسة خواص العزل الكهربائي. تمت دراسة التوصيلية الأيونية مع تغير درجات all في المدى (65-40”م) .PEO/Graphite ; PEO العينات بنسب مختلفة وجد أن التوصيل الكهربائي يزداد مع زيادة درجة الحرارة التي تعود إلى معاملها الحراري السلبي. كما لوحظ أن الموصلية الكهربائية تزداد مع زيادة نسبة وزن (الجرافيت) ووجد أن أفضل موصلية أيونية كانت لنسبة وزن الجرافيت %25 عند (55-103.39/سم) عند درجة حرارة الغرفة والتي تزداد في درجة حرارة الغرفة. التوافق مع ارتفاع درجات الحرارة. زادت الموصلية للمواد المعنية التي يُقترح أن تكون مادة إلكتروليتية لتطبيقات البطاريات.

The objective of this work is the preparation and characterization of polymer composites as electrolyte materials. Polyethylene oxide (PEO) electrolyte using lithium chloride concentrations of (5, 8, 10, 12 and 15% wt%) and PEO/Graphite composites at different weight ratio (5,10,15,20,and 25 % wt%) films prepared by solution casting method. The structural properties were studied using the scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD), the mechanical properties were studied using the tension test, while the optical properties were studied using the Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and UV VIS (UV VIS) tests. The electrical properties were studied using the DC and AC tests. The SEM results show that the lithium chloride is well distrusted throughout the matrix, and the graphite particles is well spread. The X-ray analysis showed that all of the polyethylene oxide electrolytes were of high purity, with increasing in intensity of the peaks and increase in the graphite concentration. The tension test showed that the optimum ultimate strength was at 8% LiCl concentration which is 22.5 MPa and the optimum elongation was also at a concentration of 8% LiCl which is 667%, and the young modulus was 1.95 MPa. at 8% LiCl concentration. Tension test showed that the graphite addition has led to a decrease to the mechanical properties. The FTIR results showed that there was good complexing between the polymer and the lithium chloride. FTIR studies for graphite/PEO revealed the good complexion among salt, filler and matrix. The results proved a.c conductivity increase with salt and graphite addition increase. The UV VIS test showed that the increase in the lithium chloride concentration lead to a decrease in the band gap of 3.7 eV for 12% LiCl then increased by salt concentration increment, whereas UV-VIS test for graphite/ PEO depicted that the graphite addition has resulted in an increment in the coefficient of absorption as well as a minor effect on the band gap. The a.c conductivity depended on the temperature and frequency for all weight ratios. It was found that the change depended on two processes of relaxation with frequency, the first was α- relaxation group that was caused by micro- Brownian motion of polymer chain in amorphous and crystalline regions, and the second relaxation process was due to side group motion and the secondary group’s changes in polymer matrix. The ionic conductivity was studied with temperature change in the range of (40-65 ̊C), for PEO and PEO/Graphite. Samples at different ratios, it was found the electric conductivity was increased with temperature increase that was due to its negative thermal coefficient. It was seen too that the electric conductivity increase with(graphite) weight ratio increase , It was found that the best ionic conductivity was for 25% Graphite weight ratio, at (3.39×10-5S/cm) at room temperature, that increased in harmony with temperature increase. The conductivity increased for involved material suggested to be it as electrolyte material for battery applications.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب