聚合物電解質課件

1、聚合物電解質聚合物電解質聚合物 水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠導電的化合物。聚合物電解質 高聚物離子導體，其鏈節(jié)單元中含有可解離性離子基團。聚合物 水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠導電的化聚合物電解質不但具有較好的導電性, 而且具有高分子材料所特有的質量輕、 彈性好、 易成膜等特點, 在一定程度上符合化學電源質輕、 安全、高效、 環(huán)保的發(fā)展趨勢,因此成為近幾年化學電源研究和開發(fā)的熱點。 聚合物電解質不但具有較好的導電性, 而且具有高分子材料所特有聚合物電解質的發(fā)展簡史Wright首次測量了聚氧乙烯 (PEO)與堿金屬鹽 (Mx)絡合的電導率197319751979在 PAN2 Li X, PVDF2

2、LiX體系中加入塑化劑 EC , PC等環(huán)酯制成凝膠聚合物電解質(Gel Solid Polymer Electrolyte GSPE ), 發(fā)現離子電導率大大提高Armand等報道了 PEO的堿金屬鹽在 40 60e 時離子電導率達 10- 5S/cm, 且具有良好的成膜性能,可用作鋰離子電池的電解質聚合物電解質的發(fā)展簡史Wright首次測量了聚氧乙烯 (PE20世紀90年代Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制備了多孔型聚合物電解質之 后Weston和 Steele最先把電化學惰性的無機填料 A2 Al 2O3加入到 SPE 中, 以后各種惰性粉末被應用于 SPE中, 逐漸形成了復合型

3、聚合物電解質體系20世紀90年代Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制備聚合物電解質的性能 從電化學角度出發(fā), 聚合物電解質應具備以下7種性能:(1) 有較寬的電化學窗口, 在電池過充電及放電過程中具有較好的電化學穩(wěn)定性,降低充放電時的過電位;(2) 為獲得較高的電流密度, 聚電解質的室溫電導率必須達到1 0-3S cm-1, 離子遷移數應為 1,否則在電極表面將產生濃度梯度而導致極限電流;聚合物電解質的性能 從電化學角度出發(fā), 聚合物電解質應具聚合物電解質的性能(3) 與電池電極和其他材料結合時, 具有較好的化學及電化學相容性;(4) 具有較好的熱力學穩(wěn)定性;(5) 具有一定的機械強度;

4、(6) 對環(huán)境無毒;(7) 聚合物材料易于合成且具有良好的加工性。聚合物電解質的性能目前聚合物電解質大致可分為4種：2.凝膠型聚合物電解質1.全固態(tài)聚合物電解質3.多孔型聚合物電解質4.復合型聚合物電解質目前聚合物電解質大致可分為4種：2.凝膠型聚合物電解質1.全 DSPE（1,2-硬脂酰基磷脂酰乙醇胺 ）是研究最早的一類聚合物電解質, 到目前為止, 絕大部分 DSPE的離子電導率都比較低，但電化學穩(wěn)定性和對電極的穩(wěn)定性好. 全固態(tài)聚合物電解質 DSPE（1,2-硬脂?；字Ｒ掖及?）是研究最早 Ahn等通過研究在PEO(聚環(huán)氧乙烷)/LiC10體系中添加不同尺寸Al2O3對電導率的影響,發(fā)

5、現含有納米尺寸的聚合物電解質的電導率比含有微米尺寸的要高. 此外還發(fā)現,無機顆粒的尺寸越小,對聚合物結晶的抑制越明顯,也越有利于電導率的提高. 葉霖等合成了梳形聚醚 POE,并與高氯酸鋰復配制成全固態(tài)聚合物電解質,并用DSC和XPS分別表征了鏈段運動能力和鋰鹽在POE中的溶解狀態(tài)對電導率的影響.交流阻抗測試表明, 當POE 電解質內的氧鋰比(O/Li)為 20時其電導率最高. Ahn等通過研究在PEO(聚環(huán)氧乙烷)/LiC10凝膠型聚合物電解質GSPE（葡萄籽原花青素）作為液態(tài)電解質與全固態(tài)電解質的過渡產物, GSPE集合了固體的柔韌性與液體易擴散的特點, 克服了液體電解質易在電極表面生成易燃

6、物質及漏液的缺點, 使電池的設計更自由.吳川、潘春花等采用了一種自制新型超支化聚醚(PHEMO)與甲苯 2 , 4- 二異氰酸酯 (MDI)在電解液中進行縮合反應, 制備了一種具有交聯網狀結構的聚氨酯(PEU)型凝膠態(tài)聚合物電解質. 在這種新型的電解質中,電解液小分子被聚合物大分子包裹在其中, 可有效防止凝膠聚合物電解質的漏液問題, 從而可提高鋰離子電池的安全性.凝膠型聚合物電解質GSPE（葡萄籽原花青素）作為液態(tài)電解質與多空型聚合物電解質 PSPE（三聚絕緣卷材）是指聚合物本體具有多孔結構, 增塑劑和鹽存在于聚合物本體孔結構中. 聚合物多孔膜具有較高的孔隙率、 較強的液體保持能力及一定的機械

7、強度. PSPE膜的離子電導率一般在 100 S/cm數量級. PSPE是較有希望應用于鋰離子電池的一類聚合物電解質, 其離子電導率較接近液體電解質.另外, 使用 PSPE也使鋰電池的裝配過程變得相當簡單,該技術的意義在于提供了低成本的設計和制造新型電池形狀的可能性. 多空型聚合物電解質 PSPE（三聚絕緣卷材復合型聚合物電解質CSPE（氯橫化聚乙烯）按照高分子材料增強理論, 在高分子材料中加入某些無機填料,能增強高分子材料的機械性能. 研究者把納米粉末應用于 SPE 的研究中, 制備CSPE膜. 由于所添加的惰性粉末為納米材料, 使得SPE膜的性能更穩(wěn)定. 何鐘達、 陳艷玲等采用相轉換法制備

8、了以丙烯腈(AN) /甲基丙烯酸甲酯(MMA)為基質, 添加納米 Si O2的復合聚合物電解質膜,與空白隔膜相比, 復合隔膜具有較致密的結構,有利于提高聚合物的電導率. 復合型聚合物電解質CSPE（氯橫化聚乙烯）按照高分子材料增強聚合物鋰離子電池 在液態(tài)鋰離子電池基礎上發(fā)展起來的新一代高比能電池體系.它是為解決液態(tài)鋰離子電池存在的嚴重不足而提出的一種全新的概念電池.聚合物鋰離子電池具有安全性能高、重量輕、容量大、體積小、易塑性高等優(yōu)點,被公認為最具發(fā)展?jié)摿蛻檬袌龅碾姵禺a品.聚合物鋰離子電池代表著鋰電池技術的最高水平, 因此國內外各大鋰電池生產廠家及科研機構都將它作為研發(fā)的重點. 未來在聚合物鋰離子電池研究中, 聚合物電解質的結構、 傳輸機理和基礎研究、 電極界面特性及高性能的電池組裝研究將仍是主要關注的焦點. 聚合物鋰離子電池 在液態(tài)鋰離子電池基礎上發(fā)展起來的新一人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀