復鋰電池用聚合物電解質(zhì)研究進展

杜憲軍 王陸 彭慧麗 于恒杰

摘 ? 要：市場現(xiàn)行的鋰電池電芯內(nèi)部含有易燃易爆電解液，電解液的存在給鋰離子電池在使用上帶來了易揮發(fā)、泄露甚至燃燒，爆炸等嚴重的安全隱患。聚合物電解質(zhì)的引入能顯著降低電池的安全隱患，并且可使電池具有薄型化、輕便化和形狀可變的優(yōu)點。本文重點論述了以聚氧化乙烯（PEO）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈（PAN）等聚合物為基體的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的科研進展，在文末還闡述了全固態(tài)電池開發(fā)過程中的其他需要提升的方面。

關鍵詞：復鋰電池 ?聚合物 ?電解質(zhì)

中圖分類號：TM912 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0110-02

復鋰電池目前已經(jīng)在國內(nèi)的電池制品領域占有了越來越重要的地位，而聚合物電解質(zhì)技術的創(chuàng)新型應用，也在安全保障機制建設方面顯現(xiàn)出突出的技術價值。因此，對復鋰電池用聚合物電解質(zhì)的情況進行研究分析，是目前很多電池工業(yè)領域?qū)I(yè)人士重點關注的問題。

1 ?PAN基聚合物電解質(zhì)研究進展

1.1 PAN基聚合物電解質(zhì)電導率研究進展

電導率是影響聚合物電解質(zhì)應用質(zhì)量的關鍵。從當前的聚合物電解質(zhì)的應用情況來看，PAN作為基膠的聚合物的物質(zhì)應用頻率正在逐步提高。從當前的PAN基聚合物電解質(zhì)研究情況來看，在室溫狀態(tài)下，其離子的電導率將會控制在10-3S/cm。另外，組成情況不同的PAN基聚合物其離子電導率的水平也存在各自的差異。在針對PAN-PC-EC-LiClO4電解質(zhì)進行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，當前鋰離子的遷移數(shù)達到0.36的時候，其電導率可以達到2.5*10-3S/cm，并使其電解質(zhì)能夠與金屬鋰之間具備更高水平的相容性。針對聚合物電解質(zhì)的研究還對其離子的狀態(tài)具備較高水平的關鍵，PAN-EC-BL-LiClO4的研究如果可以為凝膠狀態(tài)，則其電解質(zhì)的形態(tài)會較為重要。以鋰離子為例，通過對其電導率的分析判斷可知，增塑劑ec和PAN固態(tài)都可以成為鋰離子寄存所在。離子電導率的分析工作很大程度上影響著鋰離子所發(fā)揮的作用。而電導率的分析，可以使不同狀態(tài)的鋰離子實現(xiàn)結合，并將co鍵作為連接性鍵位，保證其電解質(zhì)可以始終位置在固定連接狀態(tài)。由于co鍵和cn鍵同時具備偶極作用，在PAN基聚合物電解質(zhì)研究的過程中，電導率的識別可以較為便捷，鋰離子可以沿著化學鍵進行方位的轉(zhuǎn)移，并使其電解質(zhì)可以逐步的得到調(diào)節(jié)。在針對電導率進行分析的過程中，PAN基所具備的耐火性能是十分重要的因素，尤其在溫度逐步提高的情況下，PAN基聚合物電解質(zhì)將會具備更高水平電化學穩(wěn)定性，這一穩(wěn)定性可以為電導率的研究提供更加具體的支持。

1.2 PAN基聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究

PAN基聚合物電解質(zhì)的改性工作是保證其電解質(zhì)穩(wěn)定性得到合理控制的關鍵。使用共聚方式和無機料填充的方式進行PAN基聚合物的制備，可以使其聚合物電解質(zhì)的性能得到直接的優(yōu)化。在提升PAN基聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定性策略過程中，要使用LiClO4作為鋰鹽的主體材質(zhì)，并使用混合法，將bl和ec材質(zhì)進行完整的混合使用。需要強化對離子導電性的關注，并使其電解質(zhì)可以在均勻性布置方面取得成效，更好的提升PAN聚合物質(zhì)的穩(wěn)定性控制質(zhì)量。在進行離子的電導率控制過程中，如果電導率達到了1.2*10-3S/cm，則可以將其尺寸進行統(tǒng)計，并以此作為電解質(zhì)穩(wěn)定性控制的促成性因素。在選擇聚合物電解質(zhì)的制備方法時，可以使用溶液澆筑的方式，對陶瓷顆粒進行化驗處置，尤其要使用LATP作為陶瓷顆粒的填充物質(zhì)加以應用，使固態(tài)電解質(zhì)物質(zhì)可以得到更好的制備處理。在進行固態(tài)電解質(zhì)物質(zhì)的復合形態(tài)分析過程中，要對PAN-LATP進行有效的使用，使鋰離子能夠在傳導率控制方面取得進展，并使鋰離子可以具備更高水平的電化學穩(wěn)定性，為其機械性能的優(yōu)化提供幫助。

2 ?PMMA基聚合物電解質(zhì)研究進展

將PMMA聚合物電解質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)控制在15%，是保證其電解質(zhì)的研究性能得到全面改進的關鍵。在進行電解質(zhì)基體的應用方案構建過程中，電解質(zhì)物質(zhì)的離子電導率是影響其聚合物電解質(zhì)質(zhì)量的關鍵性因素，當其電導率達到10-3S/cm時，PMMA可以被證明是具備較強實用性的電解質(zhì)基體?？梢詮慕缑娣€(wěn)定性的角度加強對聚合物電解質(zhì)的研究，并將介電常數(shù)作為判斷PMMA基聚合物電解質(zhì)的主體參考依據(jù)，使PMMA基聚合物電解質(zhì)可以擁有更強的應用性能。針對PMMA的研究還可以將羰基側(cè)基（—CO—）作為主體因素，并結合碳酸酯類增塑劑的使用情況，將氧原子作為主要物質(zhì)進行配置，為聚合物電解質(zhì)具備更強的液體屬性提供支持。要強化對氧原子相互作用的關注，并在進行PMMA基聚合物電解質(zhì)分析的過程中，將液體電解質(zhì)的總體含量作為聚合物電解質(zhì)研究的主體因素，保證液體電解質(zhì)可以更好的憑借自身的相容性優(yōu)勢，擴大與乳液聚合法的交接，使其可以 更好的合成PMMA-Vac。在針對PMMA進行溶解方案設置的過程中，要將有機溶液dmf進行成熟的使用，并使其可以在增塑劑的作用下，完成凝膠的制備。在分析凝膠性能的過程中，需要將隔膜有效的加入凝膠物質(zhì)之中，后將溫度調(diào)整至65℃，保持16h以上，使凝膠物質(zhì)得到有效的烘干處理。在完成了聚合物膜的制備之后，可以將聚合物膜結合電解質(zhì)物質(zhì)進行集中使用，并使聚合物電解質(zhì)能夠得到自身性能的正確識別判斷。

3 ?PVDF基聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究進展

3.1 PVDF的介電常數(shù)分析

從鋰鹽的分離狀態(tài)出發(fā)，對其介電常數(shù)進行識別分析，可以使PVDF的介電常數(shù)質(zhì)量得到更加充分的控制處理?？梢詮牟ＡмD(zhuǎn)化溫度的控制中得到PVDF介電常數(shù)的控制經(jīng)驗，尤其可以對鋰鹽的解離狀況具備完整的認知，以保證PVDF聚合物可以為鏈功能團的設計提供幫助。在通過介電常數(shù)進行成膜性能分析的過程中，可以將電化學穩(wěn)定性的控制作為固態(tài)電解質(zhì)性能的主體內(nèi)容，并使其也穩(wěn)定性得到同步的識別。PVDF的介電常數(shù)分析還需要從其薄膜的均勻性分析出發(fā)，對ec和pc的混合狀態(tài)進行完整的研究，以保證鋰鹽的制備可以在聚合物的結晶度控制方面取得進展，以此保證PVDF的制備可以在介電常數(shù)管控方面取得進展。

3.2 PVDF的結構分析

結構的分析是提升PVDF性能研究質(zhì)量的關鍵。要從PVDF的結構更改角度出發(fā)，對有機溶劑的性能進行全面的識別總結，以此保證PVDF結構的控制策略可以在有機溶劑之中不同類型的物質(zhì)資源得到精準識別的情況下予以處置，為固態(tài)電解質(zhì)的結構優(yōu)化提供基礎條件。在分析PVDF的結構過程中，可以從分子鏈的角度進行脫氟化氫技術的操作，使鋰鹽物質(zhì)可以與無機填料之間具備較強的關聯(lián)性，共同為PVDF的結構更正提供幫助。PVDF聚合物電解質(zhì)的研究還可以參考電解質(zhì)的機械性能特點對其結構加以調(diào)節(jié)，為PVDF結構的改進提供幫助。

4 ?結語

復鋰電池的創(chuàng)新型應用很大程度上提升了電池裝置的制備和應用質(zhì)量。將聚合物電解質(zhì)完整的應用于電池產(chǎn)品的制備工藝之中，可以使復鋰電池的綜合性應用價值得到更加完整的顯現(xiàn)。因此，對聚合物電解質(zhì)的研究情況進行總結分析，是目前很多復鋰電池領域?qū)I(yè)人士重點關注的問題。

參考文獻

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