离子液体聚合物电解质的研究进展

离子液体聚合物电解质具有电导率高、力学性能和稳定性能好等特点.综述了离子液体聚合物电解质的分类、制备方法及其在电池中的应用现状,包括含浸离子液体的聚合物电解质和聚合物分子上引入离子液体结构得到的离子液体聚合物电解质.对离子液体聚合物电解质的未来发展进行了展望.     

锂离子电池离子液体-聚合物电解质研究进展

离子液体具有电导率高、电化学稳定窗口宽的优点,可应用于锂离子电池电解质中.离子液体同时具有无可燃性的特点,电池的安全性也可以得到提高.综述了以聚氧乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯[P(VDF-HFP)]为基体的离子液体-聚合物电解质膜的制备方法和电化学性能,并对锂离子电池的离子液体-聚合物电解质的应用前景进行了展望.     

凝胶型离子液体/聚合物电解质的电化学性能

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基体,将3-乙基-1-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)和3-丁基-1-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(BMIPF6)等室温离子液体作为离子源和增塑剂,制备了EMIBF4/P(VDF-HFP)和BMIPF6/P(VDF-HFP)凝胶型离子液体/聚合物电解质;通过核磁共振(1HNMR)谱和热失重方法(TG)分别对其结构和热稳定性进行了表征和热失重分析。由电化学性能测试考察了两类离子液体/P(VDF-HFP)聚合物电解质的分解电压、室温离子电导率及离子液体/P(VDF-HFP)的质量配比、温度等对电导率的影响。结果表明:所制备的离子液体/聚合物电解质在305℃时仍具有较好的热稳定性,其室温离子电导率均达10-3S/cm数量级以上,其中EMIBF4与P(VDF-HFP)的质量比为2∶1时室温电导率可达3.67mS/cm。     

单离子固态聚合物锂离子电解质膜的研究

将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有较好的热稳定性;拉伸强度最大可达到4.25 MPa;当EO/Li+为20时,电解质膜的锂离子电导率可分别达到2.16×10-5 S/cm(40℃)和4.26×10-4S/cm(100℃);此外,该电解质膜的锂离子迁移数大于0.9,接近于单一锂离子导体。所制备的电解质膜有望在中高温锂电池中得到应用。     

离子液体/聚合物电解质在双电层电容器中的应用

以P(VDF-HFP)为基体,与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑钅翁四氟硼酸盐(EMIBF4)和1-丁基-3-甲基咪唑钅翁六氟磷酸盐(BMIPF6)制备出离子液体/聚合物电解质凝胶膜,并组装了活性炭电极双电层电容器(EDLC)。基于EMIBF4/P(VDF-HFP)和BMIPF6/P(VDF-HFP)聚合物电解质(质量比2∶1)的双电层电容器,比电容分别为38.5 F/g和20.9 F/g。基于EMIBF4/P(VDF-HFP)的双电层电容器显示了优良的电化学性能。     

隔膜支撑聚合物固态电解质制备及性能研究

使用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)作为基体材料,通过溶液浇铸法制备了隔膜支撑的复合聚合物固态电解质,固态电解质的室温离子电导率高达2×10^-4S/cm。将固态电解质与磷酸铁锂正极和石墨负极制备固态电池,结果显示,该电池常温下在2 C的放电倍率容量保持率为74%,常温下0.1 C放电,电池循环200次,容量保持率为90%,具有优异的循环性能和倍率性能。使用钴酸锂作为正极制备全固态电池,在过充过放条件下电池不鼓胀,在针刺条件下不起火不爆炸,表明电池具有优异的安全性能。     

全固态锂电池用聚合物电解质的研究

用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯作为增塑剂制备了PEO-LiCl_4 聚合物电解质,实验结表明增塑剂不仅阻止了聚氧化乙烯结晶的生长,减小了聚合物的结晶度,降低了玻璃化温度,增加了聚合物分子链段的运动能力,而且促进了聚合物电解质中LiClO_4的电离,增加了聚合物电解质中的载流子数,因此提高了聚合物电解质的电导率.其室温下电导率可达到2X10~(-3)S/cm.讨论了改性聚合物电解质电导率提高的机理,在室温下测试了聚苯胺全固态锂电池的性能.     

柔性凝胶聚合物电解质材料的制备与进展

柔性凝胶聚合物电解质具有高导电性、高弹性、高安全性、质量轻和易于制造等优点,是可穿戴电子设备供电柔性电池用电解质的理想候选材料之一.与固体电解质相比,其具有更高的离子电导率,且没有使用液态电解质带来的安全问题,但其自身也具有室温离子电导率较低、力学性能较差的缺陷.综述了凝胶聚合物电解质的基本作用机理和制备方法,介绍了通...     

多孔状聚合物固体电解质膜的制备与性能

采用微波热交联技术制备出了多孔状的PVDF/PMMA(聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯)共混的固体电解质薄膜材料,电性能测试表明该固体电解质薄膜在室温下的电导率可达到2.05×10-3 Scm-1,并具有良好的机械性能.用电导率、扫描电镜、X射线衍射和差热分析技术对该膜进行了分析,结果表明把PMMA掺入PVDF体系的固态电解质可以明显改善PVDF体系的固态电解质的强度,增加其柔韧性,同时也可以提高该固体电解质与电解液的亲合力,从而提高其吸液和保液的能力.     

聚合物电解质离子迁移数测定方法的研究进展

在理论研究和实际应用中,离子迁移数都是一个重要的参数,但聚合物电解质是非理想的电解质体系,因此在过去的20余年中,研究者为准确测定其离子迁移数做出了不懈的努力,发展了许多有价值的测量原理和方法。综述了Tubandt法、电动势法、稳态电流法、改良的极化法和NMR法测量聚合物电解质离子迁移数的基本原理、适用范围以及最新的研究进展。     

PEO基纳米复合聚合物电解质

以PEO为基质复配少量纳米无机填料,制备了固态纳米复合聚合物电解质膜.通过建立等效电路对交流阻抗数据进行拟合,拟合效果良好,此电解质膜最大离子电导率为3.87×10-5/cm(40℃),离子电导率-温度依赖性关系符合VTF方程,电解质膜的锂离子迁移数为0.2～0.3,电化学稳定窗口均在4.8 v以上,并且均随着无机填料的增加而略有增加.结果表明:纳米填料能够有效改进聚合物电解质膜的电化学性能.     

锂离子电池用离子液体电解质的研究

合成了1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺(EMI-TFSI)和1-丁基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺(BMI-TFSI)两种离子液体,并分别研究了它们的各种电化学性质。结果表明,两种离子液体的电化学窗口分别为4.8V和4.6V,离子液体电解质的室温电导率分别为5.4mS/cm和1.6mS/cm。使用LiCoO2和LiFePO4作为锂离子电池正极材料,分别以EMI-TFSI+1.0mol/LLiTFSI、BMI-TFSI+1.0mol/LLiTFSI为电解质组装半电池,测试其循环性能,结果表明:LiCoO2与两种离子液体电解质的相容性较差,而采用LiFePO4正极,以EMI-TFSI+1.0mol/LLiTFSI为电解质组装的半电池具有较高的比容量,经过20次循环(0.1C)几乎无衰减,比容量仍保持在120mAh/g以上,表现出较好的循环能力。     

聚合物锂离子电池凝胶聚合物电解质的进展

报道了聚合物锂离子电池用凝胶聚合物电解质(GPE)的进展,对PEO、PAN、PMMA和PVDF基GPE的研究现状、改良方法和发展方向进行了综述.     

浇铸法制备的PEO基偏铝酸锂复合固态电解质

通过浇铸法制备含快离子导体金属盐LiAlO2(LAO)的聚氧化乙烯(PEO)基复合固态电解质,对LAO不同质量分数的复合固态电解质进行电化学性能测试。复合固态电解质的电化学窗口拓宽,离子电导率提高到8.39×10^-5 S/cm。以复合物固态电解质组装Li/LiFePO4全固态电池,当LAO质量分数为4%,在60℃以0.1 C于2.5~4.0 V充放电,电池的首次放电比容量为153.61 mAh/g,循环50次的容量保持率仍在90%以上。     

全固态锂电池固态电解质烧结工艺研究

Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)系固态电解质具有离子电导率高、安全性好的优点,掺杂Ta元素得到的Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂(LLZTO)性能更优。通过直接对已商用的Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂粉末冷压,并在最佳条件下以不同温度烧结,比较不同温度对材料导电性能的影响。改善装炉方式,通过在刚玉坩埚与电解质间添加氧化锆保护隔离器皿,隔绝高温下氧化铝的渗入,保证电解质片烧结过程中的纯净。实验发现1 000℃烧结时得到的电解质片离子电导率最高,同时发现在烧结过程中不同温度下仍有不同程度的锂损失。同时通过补充外加锂源的实验发现,LiOH·H₂O作为补充锂源时具有增强烧结效果的作用。     

PVDF-PEO交联复合型聚合物电解质膜研究

对使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)共混并添加气相SiO2组成的聚合物电解质膜中的聚偏氟乙烯进行交联处理,得到交联复合型聚合物电解质膜。交联后的聚偏氟乙烯使聚合物膜具有良好的强度,聚合物膜中未交联的聚氧化乙烯能在电解液中溶涨,使聚合物膜具有良好的电导率并与电极具有良好的复合能力。比较了聚偏氟乙烯与聚氧化乙烯投料比例对交联比例、电导率的影响,在聚合物电池中进行了电性能初步试验。结果表明,所制备的聚合物电解质膜具有良好的高低温性能,与锂具有良好的相容性,组成的聚合物锂离子蓄电池具有良好的循环性能。     

碱性电池用准固态聚合物电解质膜

用乳化浸溃的方法,由交联聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、氢氧化钾和水制备了准固态复合聚合物电解质(QSPE)膜.QSPE膜的室温离子电导率可达10-3S/cm数量级,可作为固态碱性电池的隔膜使用.研究了其组成、无机盐和纳米CeO2添加剂对QSPE膜离子电导率的影响及电解质膜的热稳定性.添加Na2SO4或1.0%的纳米CeO2,可使膜的离子电导率在55℃时,提高到10-2S/cm数量级;添加无机盐或纳米CeO2,膜的热稳定性较好.     

PMMA 为基的离子导电电解质的性质研究

制备了聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）－锂盐－增塑剂聚合物固态电解质，并研究了这类电解质的电化学性能。结果表明：以聚甲基丙烯酸甲酯为基的凝胶电解质的室温电导率超过１０－３Ｓ·ｃｍ－１，电导率与温度关系服从ＶＴＦ方程。发现以聚甲基丙烯酸甲酯为基的凝胶电解质的电化学稳定区大于４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋），这对锂电池中电极对的安全工作是有足够宽度的。如果这类凝胶电解质中的增塑剂采用碳酸丙烯酯（ＰＣ），则电解质用于二次固态锂电池时，由于ＰＣ对金属锂电极界面的腐蚀，会降低固态锂电池的循环性能，影响电池的寿命。