聚合物电解质

多空型聚合物电解质
PSPE（三聚绝缘卷材）是指聚合物本 体具有多孔结构, 增塑剂和盐存在于聚合物 本体孔结构中.
聚合物多孔膜具有较高的孔隙率、 较 强的液体保持能力及一定的机械强度. PSPE膜的离子电导率一般在 100 S/cm数 量级.
PSPE是较有希望应用于锂离子电池的 一类聚合物电解质, 其离子电导率较接近液 体电解质.另外, 使用 PSPE也使锂电池的装 配过程变得相当简单,该技术的意义在于提 供了低成本的设计和制造新型电池形状的可 能性.
1.全固态聚合物电解质 2.凝胶型聚合物电解质
3.多孔型聚合物电解质
4.复合型聚合物电解质
全
DSPE（1,2-硬脂酰基
固 磷脂酰乙醇胺 ）是研究最
态 聚
早的一类聚合物电解质,
合 到目前为止, 绝大部分
物 电
DSPE的离子电导率都比较
解 低，但电化学稳定性和对
质 电极的稳定性好.
Ahn等通过研究在PEO(聚环氧乙烷)/LiC10 体系中添加不同尺寸Al2O3对电导率的影响,发现 含有纳米尺寸的聚合物电解质的电导率比含有微 米尺寸的要高. 此外还发现,无机颗粒的尺寸越小, 对聚合物结晶的抑制越明显,也越有利于电导率的 提高.
叶霖等合成了梳形聚醚 POE,并与高氯酸锂复 配制成全固态聚合物电解质,并用DSC和XPS分别表 征了链段运动能力和锂盐在POE中的溶解状态对电 导率的影响.交流阻抗测试表明, 当POE 电解质内 的氧锂比(O/Li)为 20时其电导率最高.
凝胶型聚合物电解质
GSPE（葡萄籽原花青素）作为液态电解质与全固态电 解质的过渡产物, GSPE集合了固体的柔韧性与液体 易扩散的特点, 克服了液体电解质易在电极表面生成 易燃物质及漏液的缺点, 使电池的设计更自由.
聚合物电解质
聚合物
水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合 物。
聚合物电解质
高聚物离子导体，其链节单元中含有可解离性离子基 团。
聚合物电解质不但具有较好的导电性, 而且具有高分子材料所特有的质量轻、 弹性好、 易成膜等特点, 在一定程度 上符合化学电源质轻、 安全、高效、 环保的发展趋势,因此成为近几年化学 电源研究和开发的热点。
聚
Wright首次测量了聚氧
合
乙烯 (PEO)与碱金属盐
物
1973
(Mx)络合的电导率
电
在 PAN2 Li X, PVDF2LiX体系
解
中加入塑化剂 EC , PC等环酯制
质
1975
成凝胶聚合物电解质(Gel Solid Polymer Electrolyte GSPE ), 发
的
现离子电导率大大提高
发
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展
Armand等报道了 PEO的碱
简
金属盐在 40 ~ 60e 时离子电
史
1979
导率达 10- 5S/cm, 且具有良 好的成膜性能,可用作锂离子
电池的电解质
Gozdz等利P(VDF2HFP) 20世纪90年代共聚物制备了多孔型
聚合物电解质
之后
Weston和 Steele最先 把电化学惰性的无机填 料 A2 Al 2O3加入到 SPE 中, 以后各种惰性 粉末被应用于 SPE中, 逐渐形成了复合型聚合 物电解质体系
电 内外各大锂电池生产厂家及科研机构都将
池 它作为研发的重点.
未来在聚合物锂离子电池研究中, 聚
合物电解质的结构、 传输机理和基础研
究、 电极界面特性及高性能的电池组装
研究将仍是主要关注的焦点.
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在液态锂离子电池基础上发展起来的
新一代高比能电池体系.它是为解决液态
锂离子电池存在的严重不足而提出的一种
聚 全新的概念电池.聚合物锂离子电池具有
合 安全性能高、重量轻、容量大、体积小、
物 易塑性高等优点,被公认为最具发展潜力
锂 离 子
和应用市场的电池产品.聚合物锂离子电 池代表着锂电池技术的最高水平, 因此国
吴川、潘春花等采用了一种自制新型超支化聚醚 (PHEMO)与甲苯 2 , 4- 二异氰酸酯 (MDI)在电解液中 进行缩合反应, 制备了一种具有交联网状结构的聚氨 酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质. 在这种新型的电解 质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中, 可有 效防止凝胶聚合物电解质的漏液问题, 从而可提高锂 离子电池的安全性.
从电化学角度出发, 聚合物电
解质应具备以下7种性能:
聚 合
(1) 有较宽的电化学窗口, 在电池
物 过充电及放电过程中具有较好的电
电 化学稳定性,降低充放电时的过电
解 位;
质 的
(2) 为获得较高的电流密度, 聚电
性 解质的室温电导率必须达到1 0-3S•
能 cm-1, 离子迁移数应为 1,否则在电
复合型聚合物电解质
CSPE（氯横化聚乙烯）按照高分子材料增强理论, 在高 分子材料中加入某些无机填料,能增强高分子材料的 机械性能.
研究者把纳米粉末应用于 SPE 的研究中, 制备CSPE膜. 由于所添加的惰性粉末为纳米材料, 使得SPE膜的性 能更稳定.
何钟达、 陈艳玲等采用相转换法制备了以丙烯腈(AN) / 甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基质, 添加纳米 Si O2的复 合聚合物电解质膜,与空白隔膜相比, 复合隔膜具有较 致密的结构,有利于提高聚合物的电导率.
极表面将产生浓度梯度而导致极限
电流;
聚
合 (3) 与电池电极和其他材料结合
物 时, 具有较好的化学及电化学相
电 解 质
容性; (4) 具有较好的热力学稳定性;
的 (5) 具有一定的机械强度;
性 (6) 对环境无毒;
能 (7) 聚合物材料易于合成且具有
良好的加工性。
目前聚合物电解质大致可分为 4种：