Application of modified ceramic powders as fillers for composite polymeric electrolytes based on poly(oxyethylene)
by Jarosław Sylwester Syzdek
Doctoral thesis in Sciences. Sciences des matériaux
Under the supervision of Michel Armand and Władysław Wieczorek.
defended on 2010
in Amiens and the jointly supervising institution Politechnika Warszawska. Wydział chemiczny .
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Abstract
The primary goal of this work was to study the influence of surface-modified inorganic fillers on the properties of composite polymeric electrolytes based on poly(oxyethylene) of both low and high molecular weight. To study all interesting factors we chose three different aluminas and two titanias characterised by different grain sizes. It appeared that only microsized aluminas are readily modified. Less sensitive to the treatment is nano alumina and the least are titanias. Then obtained powders (26 in total) were applied as fillers for polymeric electrolytes based on poly(oxyethylene) of molecular weight aqual to 500 g•mol-1 (liquid at room temperature) and 5•106 g•mol-1 (liquid at room temperature) and 5•106 g•mol-1(solid at room temperature). Lithium perchlorate was used as a salt, its concentration was fixed to be 1 mol•kg-1. In general, a vast population of samples was prepared and it was shown that starting with the same material, one can obtain totally different products. That can explain many of the discrepancies found in the literature published on this subject over the last 20 years. Apart from that a universal procedure of samples preparation was established and conditions of conductivity improvement determined.
keywords-
Alternative Title
Utilisation de poudres inorganiques modifiées comme charges dans les électrolytes polymères composites à base de poly(oxyde d'éthylène)
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Abstract
Le premier objectif de cette thèse est l’étude de l’influence de charges inorganiques (additifs) sur les propriétés des électrolytes polymères composites, à base de poly(oxyde d’éthylène) de basses et hautes masses moléculaires. Pour étudier tout les facteurs, nous avons choisi trois oxydes d’aluminium et deux oxydes de titane, distincts de par la taille des grains. Il apparaît exclusivement que les échantillons d’oxyde d’aluminium aux grains de taille micrométrique sont clairement modifiés ; les particules d’oxyde d’aluminium sont plus sensibles au traitement que les oxyde de titane et l’effet est plus marqué pour les particules de taille micrométriques par rapport aux particules nanométriques d’oxyde d’aluminium. Ensuite les poudres (au total 26) étaient utilisées comme charge pour les électrolytes polymères à base de dimétoxy-poly(oxyde d’éthylène) de masse moléculaire moyenne 500 g•mol-1 (liquide à température ambiante) et le poly(oxyde d'éthylène de masse moléculaire moyenne 5•102g•mol-1(solide à température ambiante). Le perchlorate de lithium (LiClO4) a été à chaque fois utilisé comme sel et sa concentration fixée à de 1 mol•kg-1. En résumé – des électrolytes contenant un large panel de poudres ont été étudiés, et il a été montré que les conditions de préparation des électrolytes avec les mêmes matériaux de départ peuvent conduire à l’obtention de matériaux finaux différents. Cela peut expliquer les divergences entre les résultats rapportés dans la littérature ces dernières années. Enfin, l’influence des poudres sur la conductivité et les conditions de son augmentation ont été déterminées.
