基于葡聚糖的镁离子导电固体聚合物电解质：结构与电化学研究

《Journal of Polymer Science》：Magnesium-Ion Conducting Pullulan-Based Solid Polymer Electrolytes: Structural and Electrochemical Insights

本研究采用聚 pullulan 为基质，通过溶液浇铸法制备固态聚合物电解质薄膜，系统研究其微结构及镁离子传导特性。通过 FTIR 和 XRD 分析发现，20 wt.% Mg(NO3)2·6H2O 添加使薄膜呈现最高电导率（10^-5 S/cm），激活能为 1.143 eV/mol，符合阿伦尼乌斯行为。离子迁移数达 0.993，证实离子传输主导导电机制。基于该电解质薄膜的原电池展现出优异放电性能。

　　

摘要

本研究探讨了专为镁离子传导设计的固态聚合物电解质（SPE）薄膜的微观结构，其中以普鲁兰（pullulan）作为聚合物基材。采用传统的溶液浇铸法制备了这些电解质薄膜，并对其进行了全面表征。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析电解质系统，研究了聚合物基材的复合效应及其非晶特性的增强情况。研究结果表明，向基材中添加盐类可提升电解质的电学性能。在含有20 wt.%盐的电解质系统中，室温下的最大离子导电率为10^?5 S/cm。含有20 wt.%硝酸镁盐的薄膜具有最低的活化能（1.143 eV/mol），表现出阿伦尼乌斯（Arrhenius）传导行为。该高导电性电解质系统的离子迁移数为0.993，说明离子传输是主要的传导机制。使用这种高导电性电解质薄膜制成的一次电池表现出优异的放电性能。

图形摘要

展示了含有六水合硝酸镁（Mg(NO₃)₂.6H₂O）的普鲁兰基固态聚合物电解质薄膜的制备过程，旨在提高离子导电率和微观结构稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。