分析锂离子电池聚合物电解质最新研究进展

锂离子电池用聚合物电解质的研究进展

文摘:综述了固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质的组成。展望了聚合物电解质的性质、类型、聚合方法及发展前景。

关键词:聚合物电解质;聚合物类型;离子电导率

 

聚合物锂离子电池是传统液态锂离子电池的基础上开发了一种新型的锂离子电池,目前的研究是聚合物电解质取代传统的使用液体电解质的锂离子电池,聚合物电池隔膜,聚合物电解质的电池,锂离子电池隔膜和电解液的功能,既能从阳极隔膜隔离材料,使电池自放电而不发生内部短路，并且由于电解质之间是正极导电的锂离子”，因此，锂聚合物电池具有液体高压电池!寿命长、清洁无污染的特点，而且由于它采用全固态或半固态结构，克服了液态电解质电池容易泄漏、短路的缺点!不够安全等问题，同时弥补了无机固体电解质的低电导率!脆性大!可怜的膜的形成!机械变形差的缺陷。1996年，Bellcore公司推出了一套相对完整的聚合物锂电池规模化技术，引起了广泛关注。性能!对聚合方法和聚合物类型进行了研究和比较，并对聚合物电解质的发展前景进行了预测。

1全固态聚合物电解质

 

 

全固态聚合物电解质(SPE)是聚合物和锂的结合体，可以溶解锂盐并促进其解离和离子的快速迁移。1973年，赖特首次发现聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐的配位具有离子电导率。Li +沿着聚合物的无定形部分的链段移动，完成了锂离子与聚合物的络合!脱配位和复配位的循环过程如图3所示。“但这个纯固体聚合物电解质的室温电导率通常只有大约10 - 6 ~ 10-7scm-1,这不能满足锂离子电池的实际应用,因此如何提高离子电导率SPE是首要考虑的问题。”采用的主要方法是通过共聚!混合!接!交联和使用增塑剂锂盐抑制聚合物结晶!降低玻璃化转变温度，提高链段的移动能力的目的是提高载体的迁移率。

通过共聚可以抑制聚合物的结晶或改善聚合物链的移动。Booth等人在1990年首次报道了环氧乙烷;氧亚甲基无规共聚物,氧亚甲基随机嵌入摧毁了PEO规律性的螺旋结构,抑制聚合物的结晶系统,因此加速锂离子迁移,如金磷酸作为偶联剂与聚乙二醇(PEG)和聚(自我二醇(PTMC)共聚物得到线性聚磷无规共聚物,L (PC)(如图2),通过增加聚合物链段的局部运动能力来提高电导率。

 

1.2共混聚合物电解质

 

两种或两种以上聚合物的混合应具有良好的耐受性，各组分间应具有较好的力学性能和较强的溶解性锂!复合Li+的能力。常见的有聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。伊奇诺将丁苯橡胶与丁腈橡胶混合，制成“双相电解质”。非极性丁苯橡胶是保证电解液力学性能良好的支撑相

 

1.3接枝聚合物电解质

 

由“嫁接”意味着低分子量有机物,如PEO移植到大分子主链形式“梳子”结构的接枝聚合物,接枝改性聚合物结晶度的降低”由于离子传导主要取决于短程链段运动的无定形聚合物,从而降低聚合物的结晶性尽可能降低聚合物的玻璃化转变温度,从而提高了非晶区的含量，满足了常温锂离子迁移的需要。