锂离子电池凝胶聚合物电解质制备工艺进展

凝胶聚合物电解质的应用广泛,在化学电源方面的应用主要集中应用于聚合物锂离子电池。本文介绍了锂离子电池用凝胶聚合物电解质的制备方法、各自的优缺点以及其在电池制备中的应用,重点介绍了UV固化技术在凝胶聚合物电解质制备中的应用,展望了聚合物锂离子电池UV聚合工艺的发展前景。     

凝胶聚合物电解质用于锂离子电池的研究进展

电解质在电化学储能中起着至关重要的作用。在锂离子电池(LIB)中,液体电解质(LE)在几十年的发展中表现出了优异的性能,如高的离子电导率(10^-3S/cm)和与电极良好的接触。然而,LE中的安全问题以及由枝晶生长引起的性能退化严重阻碍了LIB的实际应用。因此,聚合物电解质(PE)有望取代LE。固体聚合物电解质(SPE)虽然有很好的安全性和机械性能,但其受温度限制,离子电导率较低,且与电极接触较差,电池循环性较差。凝胶聚合物电解质(GPE)结合两者的优点,被认为是现有有机液体电解质的有效替代品,它可以用来制造更安全的锂电池。对现有聚合物基体的交联、共聚和混合改性——能够提高电解质的电化学性能的方法进行了综述。同时也对GPE在LIB中的最新研究进展进行了综述,并介绍了新型生物基凝胶电解质基体。最后,展望了制造性能优异的基于GPEs的LIB电池面临的挑战和发展方向。     

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。     

锂离子二次电池纳米复合聚合物电解质研究进展

聚合物锂离子电池具有重量轻，比能量高，安全性能好等优点，是本世纪发展的理想能源。锂离子电池用聚合物电解质的研究包括全固态聚合物电解质（SPE），凝胶聚合物电解质（GPE）和复合聚合物电解质（CPE）。本文重点综述了纳米复合聚合物电解质在锂离子电池中的应用研究进展及展望。     

锂离子电池聚合物电解质研究进展

综述了二次锂离子电池聚合物电解质的最新研究进展,对不同类型的聚合物电解质按其基体进行分类,包括常见的几种聚合物基体以及近年来发展起来的几种新型聚合物基体。对于每类基体相关的研究成果,主要关注的是电化学性能。对一些性能优异的聚合物电解质体系及其相应的制备方法,给出了较为全面的概述。与使用液体有机电解质的二次锂离子电池相比...     

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。     

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。     

塑料锂离子电池用聚合物电解质性能表征

以导电聚合物作为电解质的塑料锂离子电池被认为是迄今锂电池发展最新水平，研制性能优良的聚合物电解质是生产该种锂离子电池的关键技术，因此对聚合物电解质的表征是必不可少的步骤，电导率，扩散系数，迁移数和电化学窗口是表征聚合物电解质的重要指标，文中介绍了塑料锂离子电池用聚合物电解质性能的表征方法，给出了交流阻抗，浓差极化，断电流，线性伏安扫描等实验方法，并对其作为分析和讨论。     

聚丙烯酸甲酯用作聚合物锂离子电池电解质基材的研究

用自交联的方法制备了一种以聚丙烯酸甲酯 (PMA)为基材、含丙二醇碳酸酯 (PC)和 L i Cl O4电解液的凝胶型聚合物电解质。考察了电解液含量和聚合物结构对离子导电性能、电化学稳定性等的影响 ,并将所得结果与以聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)为基材的相应体系做了对比研究。结果表明 ,在聚合物含量较大时 ,聚合物的链结构对离子导电行为有较大的影响 ,具有刚性链结构的 PMMA比具有柔性链结构的 PMA更不利于相应凝胶型电解质离子的传递 ;而在聚合物含量较小时 ,聚合物的结构对凝胶型电解质的离子导电行为的影响较小。以 2 7% (质量 )的交联 PMA为基材、摩尔比为 12∶ 1的 PC- L i Cl O4为增塑电解液而制备的凝胶型电解质 ,具有良好的粘附性能和较高的室温电导率 (4 .8× 10 -3S/cm)。循环伏安的研究结果表明 ,PMA体系的阳极分解电压在 4 .7V(vs Li+/Li)。     

锂离子电池用固体聚合物电解质的最新进展

全固态聚合物电解质由于其突出的安全性能,在锂离子电池中具有潜在的应用前景,其研究备受关注.本文综述了锂离子电池用全固态聚合物电解质的最新研究进展.主要关注的是电化学性能,尤其是室温附近的离子电导率.对性能较好的聚合物固体电解质体系进行了概述.     

基于OMMT/PVDF-HFP的锂离子电池用复合聚合物电解质

对蒙脱石进行改性,并用直接挥发溶剂法制备有机蒙脱石/聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合聚合物电解质。用扫描电子显微镜和X射线衍射等对所制电解质性能进行表征,用交流阻抗和充放电实验研究聚合物电池的电化学性质。结果表明：直接挥发溶剂法制得的复合聚合物膜呈蜂窝状,孔穴丰富,强度增加,浸取电解液后室温离子电导率为1.51 mS/cm,电化学稳定窗口为5.5V;以LiCoO₂为正极制得的聚合物电池0.1C充放电,50次循环后容量保持率达到95.3%,倍率放电能力较好,有机蒙脱石的加入可改善电池的电极界面性质,提高电池充放电循环性能。     

聚合物凝胶电解质在镍氢电池中的应用

研究了一系列交联聚丙烯酸与KOH形成的水凝胶电解质的电化学特性。研究表明,聚合物凝胶电解质具有和KOH水溶液十分接近的离子电导率和稳定的电化学窗口,而且用聚合物凝胶电解质制作的Ni／MH试验电池具有更好的充放电循环特性。扫描电镜研究也证明,使用聚合物凝胶电解质的电池正负极材料腐蚀较小,没有明显的粉化,因此在Ni／MH电池领域将有广阔的应用前景。     

锂离子电池聚氨酯型凝胶态聚合物电解质的研究

采用一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与甲苯2,4-二异氰酸酯(MDI)在电解液中进行缩合反应,制备了一种具有交联网状结构的聚氨酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质.利用傅立叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等测试方法对聚合物电解质的结构、热稳定性能、离子电导率进行了研究.研究发现:上述制备的PM-1M-Z4聚合物电解质体系室温电导率可达2.53×10-3S/cm,电化学稳定窗口为2.3～4.0V,并且具有较好的热稳定性和优良的机械性能.此外,在这种新型的电解质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中,可有效防止凝胶聚合物电解质的漏液问题,从而可提高锂离子电池的安全性能.     

直接挥发法制备无纺布增强型聚合物电解质

以N,N-二甲基-甲酰胺(DMF)为溶剂, 采用直接挥发法制备无纺布增强型聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)聚合物电解质, 并以锂为负极制备了聚合物电池.用扫描电子显微镜、交流阻抗和循环伏安对所制聚合物膜性能进行了表征,用充放电实验对所制聚合物电池电化学性能进行了测试.实验结果表明,直接挥发法制得的聚合物膜孔穴丰富,微孔呈蜂窝状,吸液率为280%,电化学稳定窗口为4.5V,浸取电解液后室温离子电导率为1.5mS/cm;以LiCoO2为正极制得的聚合物电池0.1C充放电, 放电平台为3.9V左右, 首次放电容量为137.5mAh/g,20次循环后容量保持在134mAh/g以上,充放电库仑效率高于95%,0.5C放电时放电平台为3.7V,0.5和1C放电分别能保持0.1C放电容量的96%和93%.     

高强度自支撑聚丙烯腈基GPE膜的原位制备及性能研究

通过原位聚合方法制备化学交联型聚丙烯腈基凝胶聚合物电解质(PAN-GPE)薄膜,利用红外光谱仪、万能试验机、电化学工作站和综合热分析仪分别对其分子结构、拉伸强度、离子导电率和热性能进行表征,探究二乙烯基苯(DVB)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)3种交联剂对GPE膜性能的影响。研究表明,3种交联剂均可以明显提高GPE膜的拉伸强度,EGDMA的增强效果最佳,其使用量为聚合单体质量的2.5%时,PAN-GPE膜的拉伸强度由0.26 MPa增强到了5.87 MPa,提高了21.6倍;在实验范围内,3种交联剂对GPE膜的离子导电率影响不大。     

新型硅-硫锂电池研究进展

高比能量、高安全性是未来储能系统的重要发展方向,在电子产品、航天设备、高续航电动汽车等诸多领域均有迫切需求。硅具有很高的理论比容量,电压平台接近金属锂,采用硅替代锂金属作为负极可以得到新型硅-硫锂电池。本文阐述了新型硅-硫锂电池的特征及存在的关键问题,介绍了全电池中锂源的引入方式,综述了新型硅-硫锂电池正、负极的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点,并详述了目前液态电解质的常见组成、研究进展以及存在的问题。最后结合硅-硫锂电池的发展趋势提出未来重点研究的几个方向,如优化电极/电解质界面、开发固态电解质等。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

由于硅负极不能在商业上大规模应用,研究者采用多种改性制备方法,提高硅基负极材料初始放电容量和循环性能。综述了近年来改善硅基负极材料性能的几种制备方法,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

聚烯烃型隔膜的表面亲液改性

为提高锂离子电池聚烯烃多孔膜的亲电液性,增加其离子导电性能,采用辐射聚合甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯对聚烯烃隔膜进行表面改性。改性后的隔膜对高极性电解液具有良好的湿润性。由于对电解液更高的吸附作用,通过吸附更多的液态电解液,使膜更易传导锂离子。改性膜作为隔膜制备的碳/正极材料锂离子电池不仅具有优良的容量保持性,也具有良好的倍率放电性能。