锂离子聚合物常温固体电解质的研究进展

《锂离子聚合物常温固体电解质的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、弟18它弟4期2006年4月化于匹使PROGRESSINCHEMISTRYVol.IBINO.4Apr.t2006锂离子聚合物常温固体电解质的研究进展III凌志军何向明•李建军姜长印万春荣(清华大学核能与新能源技术研究院材料化学实验室北京102201)摘要综述了锂离子电池聚合物常温固体电解质的最新研究进展。主要关注的是电化学性能，尤其長室温下的离子电导率。对性能较好的聚合物固体电解质体系进行了概述。关镇词聚合物电解质纯固态室温离子电导率锂离子电池中图分类号：0631.2*3;0646;TB383文猷标识码：A文章塢号：1005-281X(2006)04-0459-08RecentAdvanc

2、esofAll-Solid-StatePolymerElectrolyteforLi-IonBatteriesLingZhijunHeXiangmingLiJianjunJiangChangyinWanChunrong(MaterialsChemistryLab,INET,TsinghuaUniversity,Beijing102201,China)AbstractRecentadvancesofall-so]id-8tatepolymerelectrolytesystemsthatcanbeprobablyusedinlithiumionbatteriesarereviewed,focus

3、ingontheirelectrochemicalperformancesfespeciallytheionicconductivityatroomtemperature•Keywordspolymerelectrolytes;all・solid-state;ambienttemperatureionicconductivity;lithiumbatteries年4月.收修改福：2005年8月*通讯联系人e-mail:hexm@tsinghua.edu.cn1引言锂离子电池固态电解质比液态非水电解质更安全、更可靠。它可减轻甚至消除电解质与电池材料之间发生的化学反应，可避免液态电解质电池中的液

4、体渗漏，便于制备各种形状的电池，还可能提高电池的体积比容疑，被认为是克服目前液态电解质的缺陷，改善锂离子电池性能的重要材料[，＞2]0其中纯固态聚合物电解质体系备受关注，并希望能用来替代液体电解质，达到实用化标准。1973年,Wiight⑶发现聚氧乙烯（PEO）与碱金属盐的络合体系具有离子导电性，随后Amrnnd⑷提议将其用作全固态电池的电解质材料。从此，聚合物电解质受到了广泛关注。本文按照Wright的分类法⑸，将固体聚合物电解质分为:“耦合”体系；“单离子”体系；“解耦合”体系。综述了最近几年锂离子电池用固体聚合物电解质的研究进展，主要关注其中电化学性能（主要是电导率）较好的体系。2"

5、擀合”体系聚醴与盐的络合体系是一种典型的“耦合”体系。体系中离子迁移主要发生在非晶区中，并强烈依赖于聚合物链段的运动，而链段的运动能力与玻璃化转变温度（7）密切相关：T.越低，则链段的运动能力越强。因此“耦合”体系的电导率一方面取决于非晶区所占的比例，另一方面取决于聚合物的玻璃化转变温度（7；）。聚合物电解质体系中，基于PEO的体系研究最广泛；但PEO的7；很低，低温下易结晶，因而PEO-锂盐体系的室温电导率很低，仅有10八一10」S/cm⑹。提高干态聚合物电解质电导率有两种途径：抑制聚合物链的结晶，提高聚合物链的迁移能力，从而提高锂离子的迁移能力；提高载离子浓度。共聚、接枝、交联、超支化

6、以及共混、复合等方法，可以有效地降低聚合物的结晶度，提高无定形区域的比例，同时也增大了体系中载离子浓度，因而是提高聚合物电解质体系性能的有效手段。2.1共聚共聚是降低聚合物结晶度的有效办法，可以减小或者完全抑制聚合物电解质的结晶性能，且有可能获得均聚物所没有的优异性能。PEO-ffl盐体系的室温电导率偏低，这主要是由于室温下高的结晶程度所致。E0重复单元数超过一定程度，就会形成长程有序结构，产生结晶；采用环氧乙烷或者短链聚乙二醇与其它化合物进行共聚，可以打乱聚合物的长程有序结构，从而改善聚合物的结晶性能,提髙聚合物电解质体系的室温电导率。同时如果共聚单元可以与锂离子发生作用,对提高电导率也会

7、有贡献。Kim等⑺合成了聚二十二乙二醇癸二酸酯，复合00104,25^体系最高电导率在(7—8)x10-5S/cm之间,75七达到10-JS/cmo电导率高的原因在于癸二酰基团的引入抑制了E0链的结晶，从而得到的电解质体系完全是无定形的。Gazotti等⑻将环氧乙烷/环氧氯丙烷共聚物p(EO-EPI)(共聚组成为E0/EPI=84/16摩尔比，结构如图1所示)与LiC104复合。LiC104含就为5.5wt%