008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380367561
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30575670
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a660
■1001  ▼aShah,  Neel  Jaymin.
■24510▼aThermodynamics  of  Miscible  Polymer  Electrolytes▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  California,  Berkeley.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(107  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Balsara,  Nitash  P.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Berkeley,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThere  is  a  growing  need  for  improvements  in  renewable  energy  sources  and  in  energy  storage  devices  as  the  effects  of  global  warming  become  more  acute.  Conventional  lithium-ion  batteries  are  composed  of  a  lithium-graphite  composite  anode,  a  liquid  electrolyte  and  a  transition  metal  oxide  cathode.  Replacing  the  lithium-graphite  anode  with  a  lithium  metal  anode  would  greatly  increase  the  energy  density  of  these  batteries,  enabling  higher  range  electric  vehicles  and  significant  improvements  in  consumer  electronics.  However,  lithium  metal  anodes  are  incompatible  with  conventional  liquid  electrolytes,  prone  to  dendrites  and  pose  significant  safety  hazards.  There  has  been  significant  research  into  replacing  conventional  liquid  electrolytes  with  polymer  electrolytes,  which  are  significantly  less  flammable  than  liquid  electrolytes,  and  have  a  higher  modulus  thereby  suppressing  dendrite  growth.  However,  current  polymer  electrolytes  cannot  match  the  ion  transport  characteristics  of  conventional  liquid  electrolytes.  To  address  this,  researchers  have  attempted  to  combine  various  polymeric  components  with  lithium  salt  to  create  an  electrolyte  that  is  both  highly  conductive  and  mechanically  rigid.  The  thermodynamics  of  conventional  polymer  electrolytes  are  still  poorly  understood.  In  this  Dissertation  we  study  the  effect  of  added  salt  on  the  thermodynamic  properties  of  block  copolymers  and  polymer  blends  comprised  of  poly(ethylene  oxide)  (PEO)  and  poly(methylmethacrylate)  (PMMA).  This  Dissertation  represents  the  first  comprehensive  study  of  the  thermodynamics  of  a  miscible  polymer  electrolyte  system.In  Chapter  2,  we  synthesize  a  series  of  PEO-PMMA  block  copolymers  and  analyze  the  effect  of  added  lithium  bis(trifluoromethane)  sulfonimide  (LiTFSI)  salt  on  the  phase  behavior  utilizing  small  angle  X-ray  scattering  (SAXS).  We  calculate  thermodynamics  interaction  parameters  for  this  system  and  find  that  the  effective  thermodynamic  interaction  parameter,  χeff,  varies  nonmonotonically  with  respect  to  salt  concentration.  We  shed  light  upon  the  complex  phase  separation  of  PEO-PMMA/LiTFSI  block  copolymer  electrolytes,  which  deviates  from  conventional  block  copolymer  electrolytes. In  Chapter  3,  we  prepare  a  series  of  PEO/PMMA/LiTFSI  blend  electrolytes  and  analyze  the  phase  behavior  of  these  blends  via  small  angle  neutron  scattering.  We  find  that  both  blend  composition  and  salt  concentration  have  a  significant  effect  on  polymer  blend  electrolyte  phase  behavior.  We  extract  thermodynamic  interaction  parameters  from  the  collected  scattering  data  and  build  a  thermodynamic  model  to  predict  blend  phase  behavior.  We  find  that  our  model  is  in  good  agreement  with  our  experimental  data.In  Chapter  4,  we  expand  on  our  characterization  of  PEO/PMMA/LiTFSI  blend  electrolyte  phase  behavior  by  using  light  scattering  to  augment  our  previous  phase  characterization  work.  We  create  a  comprehensive  phase  diagram  of  PEO/PMMA/LiTFSI  polymer  blends.  This  phase  diagram  presents  some  of  the  first  experimental  evidence  of  multiple  immiscible  windows  in  polymer  blend  electrolytes.  We  utilize  our  previously  developed  thermodynamic  model  to  create  a  simulated  phase  diagram  and  find  good  agreement  between  theory  and  experiment. This  work  provides  new  insights  into  polymer-salt  interactions  and  the  underlying  thermodynamics  of  polymer  electrolytes.  The  goal  of  this  Dissertation  is  to  further  analyze  the  complex  thermodynamics  of  polymer  electrolytes  to  enable  design  of  future  polymer  electrolytes  for  lithium  metal  batteries.
■590    ▼aSchool  code:  0028.
■650  4▼aChemical  engineering.
■650  4▼aMaterials  science.
■650  4▼aThermodynamics.
■650  4▼aPolymer  chemistry.
■653    ▼aBatteries
■653    ▼aPolymer  electrolytes
■653    ▼aThermodynamic  properties
■653    ▼aCopolymer  electrolytes
■653    ▼aLight  scattering
■690    ▼a0542
■690    ▼a0794
■690    ▼a0348
■690    ▼a0495
■71020▼aUniversity  of  California,  Berkeley▼bChemical  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-03B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0028
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16934357▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024