شکل‌شناسی و خواص الکتروشیمیایی الکترولیت پلیمری ژل‌مانند بر پایه آمیخته pvdf-hfp/peo

فرضیه: الکترولیت‌های پلیمری ژل‌مانند (شبه‌جامد) در سال‌های اخیر به‌عنوان جایگزین مناسب برای الکترولیت‌های مایع مورد توجه قرار گرفته‌اند. از سوی دیگر، مایعات یونی به‌طور چشمگیری رسانندگی یونی را در الکترولیت‌ها افزایش می‌دهند. در این پژوهش، الکترولیت‌های پلیمری ژل‌مانند بر پایه آمیخته پلی‌(وینیلیدن فلوئورید-co-هگزافلوئورو‌پروپیلن)-پلی(اتیلن اکسید) (pvdfhfp/peo) (برای کاربرد در سلول‌های خورشیدی رنگینه‌حساس) و مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیوم تهیه شدند. آمیخته‌سازی این دو پلیمر می‌تواند درجه بلورینگی را کاهش داده و تخلخل آمیخته الکترولیتی را افزایش دهد و بدین ترتیب مقدار جذب و رسانندگی یونی الکترولیت بهبود می‌یابد.روش‌ها: الکترولیت‌های آمیخته پلیمری در مجاورت یکی از مایعات یونی شامل 1-بوتیل3-متیل ایمیدازولیوم یدید (bmii) یا 1-بوتیل3-متیل ایمیدازولیوم تترافلوئورو بورات (bmimbf4) با روش وارونگی فاز، در نسبت‌های مختلف آمیخته تهیه شدند و خواص مختلف آن‌ها با گرماسنجی پویشی تفاضلی (dsc)، آزمون تخلخل‌سنجی جیوه، مقدار جذب الکترولیت و شکل‌شناسی به‌منظور بهینه‌کردن نسبت آمیخته بررسی شد.یافته‌ها: نسبت 40/60w/w آمیخته pvdf-hfp/peo بیشترین مقدار تخلخل و جذب الکترولیت را نشان داد. نتایج بررسی بلورینگی با dsc آشکار کرد که ارتباط مستقیمی میان کاهش درصد بلورینگی دو جزء پلیمری و بهبود رسانندگی یونی آمیخته الکترولیتی وجود دارد. جذب الکترولیت با افزایش غلظت جزء peo تا 40wt% به‌تدریج رشد یافت و به‌ترتیب برای bmimbf4 و bmii به بیشینه مقدار 98.49 و %89.48 ‌رسید. اما، پس از این ترکیب ‌درصد، کاهش جذب الکترولیت دیده شد که ویژگی نامطلوب برای نمونه‌های تولیدشده است. رسانندگی یونی در ترکیب ‌درصد یادشده به‌ترتیب 2.07 و 1.78ms/cm برای الکترولیت‌‌های pvdf-hfp/peo/bmimbf4 و pvdf-hfp/peo/bmii بوده است.

Morphology and Electrochemical Properties of a Gel Blend Polymer Electrolyte Based on PVDF-HFP/PEO Blend

Hypothesis: In recent years, gel polymer electrolytes (quasisolid state electrolytes) have attracted great attention as a suitable substitute for liquid electrolytes. On the other hand, ionic liquids could dramatically enhance the ionic conductivity of electrolytes. In this work, gel polymer electrolytes based on poly(vinylidene fluoridecohexafluoropropylene) (PVDFHFP)/poly(ethylene oxide) (PEO) blends (for application in dyesensitized solar cells (DSSCs)) and imidazoliumbased ionic liquids were prepared. It is supposed that blending these two polymers could reduce the degree of crystallization and increase the porosity of the electrolyte blend to yield a higher electrolyte uptake and ionic conductivity.   Methods: Polymer blend electrolytes were prepared in different blend ratios and in the presence of either one of the ionic liquids including BMII or BMIMBF4 through phase inversion method and their properties were investigated by differential scanning calorimetry (DSC), mercury porosimetry, electrolyte uptake, and morphology to optimize the blend ratio.  Findings: It was found that the blend ratio of 60/40 (w/w) PVDFHFP/PEO has the highest porosity and electrolyte uptake. Crystallization investigations by DSC showed that there is a direct relationship between the decrease of crystallinity of two polymers and the increment of electrolyte ionic conductivity. Electrolyte uptake gradually increased with increasing PEO component concentration up to 40 wt%, and reached a maximum of 98.49% and 89.48% for BMIMBF4 and BMII, respectively. Beyond this concentration, a decrease in electrolyte uptake was seen, which is an undesirable feature for the produced samples. In this blend ratio ionic conductivity was measured as 2.07 mS/cm and 1.78 mS/cm for PVDFHFP/PEO/BMIMBF4 and PVDFHFP/PEO/BMII electrolytes, respectively.