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淺談聚合物鋰電池的固體電解質

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3862mAh.g1,是石墨材料的十倍以上,價格也很低。它被認為是新一代鋰離子電池具吸引力的陽極材料,但它會產生枝晶鋰。利用固體電解質作為陽極材料是可能的。

此外,聚合物鋰電池的固體電解質可以避免液體電解質泄漏的缺點,還具有更薄、能量密度更高、體積更小的優勢。固態鋰離子電池具有較高的安全性能。液態電解質鋰離子電池經過穿刺、加熱、短路、過充等破壞性實驗后,會出現漏電、爆炸等安全問題,而固態電池除了內部溫度略有升高外,沒有其他安全問題。

固體聚合物電解質具有良好的柔韌性、成膜性、穩定性和低成本,可作為陽極和陰極之間的膜以及離子轉移電解質。固體聚合物電解質一般可分為干式固體聚合物電解質和凝膠聚合物電解質。其主要以聚乙烯醇為基礎,但其離子電導率低,離子傳導主要發生在非定性區域,并通過聚合物鏈的運動進行遷移。聚乙烯醇氧化物由于其分子鏈的高規整性,容易結晶,結晶降低離子電導率。因此,提高離子電導率一方面可以通過降低聚合物的結晶度來提高鏈的流動性,另一方面可以通過提高導電鹽在聚合物中的溶解度來提高離子電導率。通過接枝、嵌段、交聯、共聚等方式破壞聚合物的結晶性能,可以明顯提高聚合物的離子電導率。


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