用于锂离子电池的全固态聚合物电解质

用全氟醚作为增塑剂对PEO改性,并与双三氟甲烷磺酰亚胺锂复合,制备了全固态聚合物电解质。采用SEM、交流阻抗、稳态电流法及恒电流恒电压充放电等对固态聚合物电解质的性能进行了测试表征,结果表明:m(PFPE)∶m(PEO)=0.6的固态聚合物电解质膜的电导率30℃时为2.6×10-3 S·cm-1,同条件下电解质溶液电导为8.2×10-3 S·cm-1,二者处于同一个数量级;随PFPE的量增加,锂离子的迁移数增大;与液态电解质电池相比,固态聚合物电解质制成的电池具有更好的循环容量保持特性,固态聚合物电解质电池500次循环的容量保持率在88.1%,液态电解质电池循环容量保持率在64.5%左右;固态聚合电解质有很优异的耐高温安全性,在130℃和150℃下经1~2h热箱试验,用固态聚合物电解质制作的锂离子电池没出现明显体积变化,而相同条件下的液态电解质锂离子电池已发生爆裂或起火。     

PEO基聚合物电解质

聚氧化乙烯（PEO）基电解质是研究最早的聚合物电解质体系，它在电池生产中已得到应用。PEO基聚合物电解质主要分为聚合物/盐型和凝胶型两大类，凝胶型聚合物电解质因具有较高的电导率而被认为是固态锂离子电池最有应用前景的临时性解质体系。对两种类型的聚合物电解质的研究进展作了较为详细的论述，在此基础上分析了PEO基聚合物电解质中离子的传输机理。PEO基聚合物电解质中离子的运动能力与链的结构。离子浓度，温度，增塑剂等因素有关。     

锂离子电池电解质的最新研究进展

综述了近几年来电解质（即液态电解质和固态电解质）的研究进展，主要是介绍如何提高液态电解质的性能和固态电解质的性能。对液态电解质主要是电化学稳定性的提高，而对固态电解质则包括对离子电导率、电化学稳定、机械性能等的提高。虽然在锂离子电池中，对电池性能起决定作用的是电极材料，但只有对正、负极匹配合适的和性能好的电解质才能达到对锂离子电池性能的优化和提高。因而电解质性能的好坏对锂离子电池的性能有重要的影响。     

全固态锂电池有机-无机复合电解质研究进展

目前锂离子电池由于使用液态电解液面临着诸多问题，如工作温度范围窄、热稳定性差、容易泄露和生成锂枝晶等。发展全固态锂电池是提升电池能量密度和安全性的可行途径之一，而作为锂电池材料研究热点的有机-无机复合固态电解质，由于其兼具有机物和无机物的优点，有望运用于下一代全固态锂电池之中。本文首先概述了固态电解质的种类及传导机制，而后详细阐述了有机-无机复合固态电解质中聚合物基质和锂盐的选择以及不同维度无机填料对电解质性能尤其是力学性能的影响，最后提出了有机-无机复合固态电解质的研究总结与展望。     

锂离子电池电解液产业分析

一、锂离子电池电解质技术概况锂离子电池制造所需的正极材料、负极材料、隔膜和电解质材料被称为锂离子电池4大关键材料,其中,锂离子电池电解质按其存在形态大致可以分为液态电解质、凝胶态电解质和固态电解质3种。从1991年全球第一只商业化锂离子电池诞生至今,锂离子电池电解质材料呈现出从液态到固态逐步发展的过程。现阶段,在电解质市场居统治地位的是液态电解质,一     

新型固体电解质Li_(8.5)Ga_(0.5)GeP_2S_(12)

制备了一种新型固体电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12。用XRD、SEM、恒电流间歇滴定技术(GITT)和恒电流恒电压测试对其物相、形貌、离子导电性、锂离子的扩散系数和电池的充放电特性等进行了分析。Li8.5Ga0.5GeP2S12属于三斜晶系,P1空间群;固态电解质锂离子电池在3.30V、4.01V、4.18V时锂离子扩散系数(14.4×10-10 cm2·s-1、1.47×10-10 cm2·s-1、0.58×10-10 cm2·s-1)和液态电解液组成的锂离子电池的离子扩散系数(17.4×10-10cm2·s-1、2.02×10-10 cm2·s-1、0.75×10-10 cm2·s-1)基本处于一个数量级;固态电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12在低倍率下放电容量比液态电解质稍低,而在高倍率下放电容量比液态电解质要高;固态电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12有很优异的耐高温安全性,在130℃、2h热箱实验中电池没发生明显体积变化,而相同条件下的液态电解质锂离子电池已发生严重涨气。     

无机填料在复合固态电解质中的作用机制研究进展

全固态锂电池以其良好的安全性和更高的能量密度受到广泛关注，而固态电解质是决定固态电池性能的关键材料。由聚合物基体和无机填料组成的无机/有机固体复合电解质因其优良的可设计性而显示出广阔的应用前景。其中，锂离子传导能力是复合电解质性能的决定性因素，而无机填料对提升锂离子传导有重要作用。本文列举了典型无机填料的种类，总结了不同种类填料对加速锂离子输运过程的作用机理，讨论了无机填料的添加量、颗粒大小、分散性、形态对提升离子电导率的影响规律。除此之外，还归纳了无机填料对电化学窗口、锂离子迁移数、力学性能等其他性能的影响。     

固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质

固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10 ^-5S/cm; 60 ℃, 5.8×10 ^-4 S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm ^-2电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。     

聚合物固态电解质的研究进展

固态储能器件由于其在安全性和潜在的高能量密度方面的优势,被认为是下一代能量存储设备。固态电解质作为固态储能器件的关键元件,具有高的安全系数,近年来受到了广泛的关注。其中聚合物固态电解质由于其制备简便,价格低廉且界面相容性好等优点,成为固态电解质的重要组成部分。文中从聚合物的微观结构和聚合物固态电解质的宏观形态出发,分别概述了聚环氧乙烷(PEO)、聚碳酸酯(PC)、聚硅氧烷和其他聚合物基固态电解质的传输机理及在各领域的发展与应用,并对聚合物固态电解质未来的发展进行展望。     

DOPO-KH560改性聚氧化乙烯聚合物固态电解质的制备及性能

利用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)改性3-缩水甘油氧基-丙基三甲氧基硅烷(KH560)合成了阻燃效果优异的硅/磷协效阻燃剂,并与聚氧化乙烯(PEO)、锂盐复合制备聚合物固态电解质,研究其对PEO基电解质的热稳定性和电化学性能的影响。通过对聚合物固态电解质的组成、热稳定性和电化学性能研究表明,当DOPO-KH560质量分数为10%,n(EO)∶n(Li~+)=8∶1时,DOPO-KH560/PEO/LiTFSI电解质的室温电导率高达1.8×10~(-4) S/cm,在4.9 V以下能够保持电化学稳定;以该电解质制备的LiFePO_4/Li半电池可以在80℃下稳定使用,在0.2 C电流密度、循环80次后可逆比容量为136.5 mA·h/g,具有优异的循环稳定性。     

单锂离子聚合物固态电解质的制备及高温电化学性能研究

以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEM)为PEO基体，通过自由基聚合反应接枝2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)单体，并用氢氧化锂溶液进行锂化反应，最后得PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固态电解质。PEGMEM为锂离子提供迁移路径，接枝单体AMPS可有效抑制PEGMEM中氧乙烯(EO)链段的结晶，同时将锂离子引入到共聚物中形成单离子电解质。该电解质具有良好的锂离子迁移数和电化学窗口，且与正负电极接触表现出良好的界面相容性，展现了高性能单离子聚合物电解质在提升锂离子电池安全性及倍率循环稳定性上潜在的应用价值。     

聚合物电解质的研究与进展

介绍了聚合物电解质的研究与进展，重点综述了纯固态聚合物电解质（DSPE）、凝胶聚合物电解质（GSPE）、多孔型聚合物电解质（PSPE）以及复合型聚合物电解质（CSPE），聚合物电解质的导电机理及其在锂离子二次电池中的应用。     

锂离子电池用无机固态电解质研究进展

全固态锂离子电池的核心技术是固态电解质，它决定着电池的各种性能。在所有已开发的固态电解质中，无机固态电解质被认为是最可行的电解质之一。基于无机固态电解质的锂离子传导机理，从LISICON型、Garnet型、Perovskite型和NASICON型四个类型，介绍了无机固态电解质当前存在的一些不足，以及近年来所取得的改善研究成果。面向锂离子电池产业快速发展，指出可以掺杂改性和加工方法改善联合实施，以及结合机器学习等人工智能手段，来优化改善方案，以促进全固态锂离子电池的产业化。     

石墨烯基聚合物复合电解质的设计、性能及其应用研究进展

固态电化学器件具有柔性好、安全性能高及能量密度高等优点,属于极有前景的新一代化学能源器件。固态电解质是实现电化学器件固态化的关键,其中石墨烯基聚合物复合电解质由传统聚合物电解质发展而来,是一类含有石墨烯纳米填料和聚合物基体的新型固态电解质,具有较高的离子电导率、良好的加工性能及优异的界面特性,现已成为固态电化学器件研发中备受关注的电解质材料。本文着重讨论了近年来石墨烯基聚合物复合电解质的结构设计、性能机制及在各种电化学储能器件中应用的研究进展。      

超级电容器电解质研究进展

电解质作为超级电容器的重要组成部分,对器件性能起着关键性作用。本文对近些年来超级电容器各种电解质,包括水系、有机液体、离子液体、固态/准固态聚合物电解质和氧化还原体系电解质的特点和最新研究成果进行了描述;重点介绍了固态/准固态聚合物电解质的分类及其性能研究概况。提出了发展电位窗口宽、离子电导率高、电化学性能稳定的离子液体和机械强度等综合性能优良的凝胶聚合物电解质是将来超级电容器电解质发展领域的趋势,最后对超级电容器电解质的发展前景进行了展望。     

锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质既具有固态聚合物电解质良好的力学加工性能和安全性能,又具有传统液态电解质较高的室温离子电导率。但凝胶聚合物电解质由于室温离子电导率低、力学强度较差的缺点限制了其在锂离子电池上的应用。结合目前研究的最新进展,本文针对几种常用凝胶聚合物电解质体系聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚乙烯醇缩醛进行了综述,对其制备方法以及通过聚合物调控、加入无机填料和复合离子液体进行改性处理做了较全面的介绍,并探讨了凝胶聚合物电解质的应用前景。     

离子液体复合体系改性PEO制备新型固态聚合物电解质

固态聚合物电解质（SPE）因其独特的安全性能受到越来越多的关注。在此,以新型聚离子液体（PIL）/离子液体（IL）共混改性聚环氧乙烷（PEO）,制备了一种PEO基高性能固态聚合物电解质。利用X射线衍射（XRD）、热重（TG）方法探究了样品的晶体结构和热稳定性,研究结果表明,PIL/IL的引入,显著降低了结晶度,同时表现出较高的热稳定性（320℃）。通过电化学阻抗（EIS）、线性扫描伏安（LSV）等方法研究了固态聚合物电解质的电化学性能,研究结果表明,结晶度的降低显著地提高了离子电导率(2.27×10^-4 S·cm^-1, 40℃)和锂离子迁移数（0.3, 40℃）,同时由于咪唑环C（2）位上的质子氢被烷基取代,提高了电化学窗口（4.8 V）。通过组装LiFePO₄/Li全电池进行充放电测试,发现其稳定放电容量高达150 mAh·g^-1,100次循环后放电容量保持不变,库伦效率保持在99%以上,展现出较高的容量和循环稳定性。     

有机硅在锂离子电池电解质中的应用

有机硅因其具有本身结构所决定的优异耐高温性和稳定性,将其应用于锂离子电池电解质中,可提高锂离子电池的安全性。综述了有机硅化合物在锂离子电池聚合物电解质和液态电解质中的应用形式及研究现状,包括作为聚合物电解质的组分、作为液态电解质的溶剂或添加剂,并详细介绍了作者所在研究团队近年来在锂离子电池含有机硅化合物电解质材料制备及研究方面的探索成果,同时探讨了其发展及应用前景。     

水铝英石/PEO/LiClO4复合固态聚合物电解质中组分相互作用对PEO结晶的影响

为解决现有锂离子电池的安全性问题,固态电解质的研究备受关注。以Na2SiO3和AlCl3·6H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备出水铝英石(AL);通过溶液共混法将其与聚环氧乙烷/高氯酸锂(PEO/LiClO4)复合得到复合固态聚合物电解质。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热分析仪(DSC)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及光学显微镜(OM)对样品进行结构分析及形貌表征。结果表明:水铝英石和LiClO4与PEO间的非价键力相互作用(络合、氢键及Lewis酸-碱作用)显著抑制PEO的结晶。随着水铝英石含量的增加,PEO的结晶度呈现出先降低后增加的趋势;而随着锂盐含量的增加,PEO的结晶度持续降低,当EO/Li+摩尔比为10∶1,水铝英石的含量为5%(质量分数)时,复合固态聚合物电解质的结晶度最低,仅为4.12%。     

PEO基固态聚合物电解质膜的静电纺丝制备及性能EI北大核心CSCD

PEO基固态聚合物电解质被认为是目前固态锂电池领域极具产业化前景的固态电解质。为适应工业化生产,采用静电纺丝技术制备PEO/LiClO_(4)固态聚合物电解质(SPE),研究纺丝电压、纺丝液质量浓度和锂盐含量对SPE纤维膜形貌和直径的影响。通过扫描电子显微镜观察SPE中纤维的形貌,利用Image J软件分析SPE纤维的直径。通过DSC,XRD,FTIR-ATR和拉伸测试等手段对静电纺丝制备的SPE纤维膜的组成、结构、性能等进行研究。结果表明:当纺丝电压为15 kV、PEO/LiClO_(4)纺丝液质量浓度为6%、[EO]∶[Li^(+)]=10∶1(摩尔比)时,静电纺丝方法制备的PEO/LiClO_(4) SPE纤维膜具有较好的纤维形貌,平均直径为557 nm,分布均一;当[EO]∶[Li^(+)]=10∶1时,SPE纤维膜中PEO的熔点仅为53.8℃,结晶度低至18.9%;电解质在30℃时的离子电导率达到5.16×10^(-5)S·cm^(-1),同时具备良好的电化学稳定性和界面稳定性。