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淺談聚合物鋰電池的固體電解質(zhì)

2022-06-24

聚合物鋰電池

直接作為正極材料的金屬鋰具有很高的可逆容量，其理論容量高達(dá)3862mAh.g1，是石墨材料的十倍以上，價(jià)格也很低。它被認(rèn)為是新一代鋰離子電池具吸引力的陽極材料，但它會(huì)產(chǎn)生枝晶鋰。利用固體電解質(zhì)作為陽極材料是可能的。

此外，聚合物鋰電池的固體電解質(zhì)可以避免液體電解質(zhì)泄漏的缺點(diǎn)，還具有更薄、能量密度更高、體積更小的優(yōu)勢。固態(tài)鋰離子電池具有較高的安全性能。液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池經(jīng)過穿刺、加熱、短路、過充等破壞性實(shí)驗(yàn)后，會(huì)出現(xiàn)漏電、爆炸等安全問題，而固態(tài)電池除了內(nèi)部溫度略有升高外，沒有其他安全問題。

固體聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性和低成本，可作為陽極和陰極之間的膜以及離子轉(zhuǎn)移電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干式固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。其主要以聚乙烯醇為基礎(chǔ)，但其離子電導(dǎo)率低，離子傳導(dǎo)主要發(fā)生在非定性區(qū)域，并通過聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行遷移。聚乙烯醇氧化物由于其分子鏈的高規(guī)整性，容易結(jié)晶，結(jié)晶降低離子電導(dǎo)率。因此，提高離子電導(dǎo)率一方面可以通過降低聚合物的結(jié)晶度來提高鏈的流動(dòng)性，另一方面可以通過提高導(dǎo)電鹽在聚合物中的溶解度來提高離子電導(dǎo)率。通過接枝、嵌段、交聯(lián)、共聚等方式破壞聚合物的結(jié)晶性能，可以明顯提高聚合物的離子電導(dǎo)率。

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