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...     

全固态锂离子电池用PEO基聚合物电解质的研究进展

锂离子电池作为重要的能量储存元件在消费类电子产品、电动汽车和可再生能源存储等领域具有广泛的应用。传统液态电解质锂离子电池受到能量密度低、安全性差等诸多缺陷的限制,采用固态电解质替代液态电解质制备新型固态锂离子电池目前备受关注。PEO基固态聚合物电解质由于其设计简单、易于制造、使用安全等优点已被认为是替代传统液体电解质的首选。介绍了当前PEO基聚合物电解质的主要研究种类、特点和性能;阐述了锂离子在PEO基聚合物电解质中的导电机制;分析了与PEO络合的锂盐种类对聚合物电解质的电导率的影响规律;在此基础上提出了几种改善PEO基聚合物电解质性能的措施和方法。     

锂离子电池电解质研究进展

能源的高效利用越来越受到重视,人们对锂离子电池的高性能化提出了更高的要求。锂离子电池主要包括正极、负极、电解质及隔膜。其中,电解质作为决定锂离子电池特性的关键材料之一,承担着电池内部电荷传递的功能,对电池的各项使用性能有着至关重要的影响。综述了国内外锂离子电池电解质的应用研究进展,着重对电解质的分类、性能和优缺点进行分析总结,讨论了现研究阶段需要解决的主要问题,指出电解质未来面临的挑战,并对电解质的发展作出了展望。     

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。     

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。     

锂离子电池用有机电解液和聚合物电解质的研究进展

从导电锂盐、有机溶剂和添加剂三个方面详细综述了锂离子电池用有机电解液的研究进展。同时针对聚合物电解质的组成、结构和性能的差异,将其分为四类,阐述了它们的优缺点及其在锂离子电池中的应用与研究进展。最后展望了电解质的发展前景。     

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。     

高安全性锂离子电池电解质研究进展

电解质是锂离子电池的重要组成部分,其电化学性能和热稳定性是影响电池安全性能的重要因素.简要介绍了商用锂离子电池电解质的性质以及由其引起的安全问题,从替代电解质材料和电解质添加剂两个方面综述了高安全性锂离子电池电解质的研究现状,着重阐述了离子液体、聚合物电解质、新型锂盐、成膜添加剂和阻燃添加剂等对锂离子电池安全性能提高的最新进展,展望了锂离子电解液的发展方向.     

锂离子电池用聚合物固体电解质的研究及展望

聚合物固体电解质是制备高功率密度,高能量密度,长循环寿命的锂离子电池的关键材料之一。本文介绍了聚合物固体电解质的制备及基本性能,论述了不同品种聚合物固体电解质的制备方法,并根据存在的问题,提出发展方向。     

Electrospun PVdF-PVC nanofibrous polymer electrolytes for polymer lithium-ion batteries

Nanofibrous membranes based on Poly (vinyl difluoride) (PVdF)-Poly (vinyl chloride) (PVC) (8:2, w/w) were prepared by electrospinning and then they were soaked in a liquid electrolyte to form polymer electrolytes (PEs). The morphology, thermal stability, function groups and crystallinity of the electrospun membranes were characterized by scanning electron microscope (SEM), thermal analysis (TG), Fourier transform infrared spectra (FT-IR) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. It was found that both electrolyte uptake and ionic conductivity of the composite PEs increased with the addition of PVC. The composite PVdF-PVC PEs had a high ionic conductivity up to 2.25 × 10⁻³ S cm⁻¹ at 25 °C. These results showed that nanofibrous PEs based on PVdF-PVC were of great potential application in polymer lithium-ion batteries.     

Polymer electrolytes for lithium-ion batteries

The motivation for lithium battery development and a discussion of ion conducting polymers as separators begin this review, which includes a short history of polymer electrolyte research, a summary of the major parameters that determine lithium ion transport in polymer matrices, and consequences for solid polymer electrolyte development. Two major strategies for the application of ion conducting polymers as separators in lithium batteries are identified: One is the development of highly conductive materials via the crosslinking of mobile chains to form networks, which are then swollen by lithium salt solutions ("gel electrolytes"). The other is the construction of solid polymer electrolytes (SPEs) with supramolecular architectures, which intrinsically give rise to much enhanced mechanical strength. These materials as yet exhibit relatively common conductivity levels but may be applied as very thin films. Molecular composites based on poly(p-phenylene)- (PPP)-reinforced SPEs are a striking example of this direction. Neither strategy has as yet led to a "breakthrough" with respect to technical application, at least not for electrically powered vehicles. Before being used as separators, the gel electrolytes must be strengthened, while the molecularly reinforced solid polymer electrolytes must demonstrate improved conductivity.     

一种车载锂离子电池组动态双向均衡系统的研究

为防止车载锂离子电池组中个别单体过充或过放，提出了一种动态双向均衡的方案，并给出了该方案的硬件电路原理框图和软件流程图，分析了该方案中均衡系统的工作过程，总结了该系统的优点和有待解决的问题。     

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。     

高分子电池隔膜的研究进展

回顾了化学电源中高分子隔膜的发展,阐述了有机高分子隔膜在化学电源中的重要作用,对镍氢电池、锌银电池、锂离子电池及聚合物锂离子电池和燃料电池中各种高分子隔膜的性能、特点作了总结和评述,比较了其优缺点,并介绍了最新的研究进展.     

锂离子电池正极梯度材料的制备及电性能研究

采用金属离子混合硫酸盐溶液分次共沉淀法制备前躯体,混锂后通过高温固相反应得到具有镍、钴和锰浓度梯度的层状LiNi0.56Co0.22Mn0.22O2锂离子电池正极材料。通过x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电测试对合成的材料进行了表征。结果表明,750～900℃焙烧15h下合成的产物均具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整,粒度均匀。800℃合成的正极材料具有较好的电化学性能。在充放电倍率0.4C、2.75-4.2V电压范围内,材料的首次充放电比容量分别为170.0mAh/g和131.8mAh/g,放电效率为77.5%;第51次循环的充放电比容量分别为131.3mAh/g和130.5mAh/g,放电效率为99.4%,容量保持率达到99.0%。     

锂电池负极材料氧化锡多孔疏松纳米球的制备、表征及电化学性能研究

在不使用模板和表面活性剂的前提下,利用水热法成功制备出了具有多孔疏松结构的SnO2纳米球,该球体是由无数个小的纳米颗粒组装而成的。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)等对所得产物的晶体结构和形貌进行了表征,同时也对其作为锂离子电池负极的电化学性能进行了系统的研究。     

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.