聚合物電解質(zhì)課件

1、聚合物電解質(zhì)聚合物電解質(zhì)聚合物 水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠?qū)щ姷幕衔?。聚合物電解質(zhì) 高聚物離子導(dǎo)體，其鏈節(jié)單元中含有可解離性離子基團(tuán)。聚合物 水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠?qū)щ姷幕酆衔镫娊赓|(zhì)不但具有較好的導(dǎo)電性, 而且具有高分子材料所特有的質(zhì)量輕、 彈性好、 易成膜等特點(diǎn), 在一定程度上符合化學(xué)電源質(zhì)輕、 安全、高效、 環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì),因此成為近幾年化學(xué)電源研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。 聚合物電解質(zhì)不但具有較好的導(dǎo)電性, 而且具有高分子材料所特有聚合物電解質(zhì)的發(fā)展簡(jiǎn)史Wright首次測(cè)量了聚氧乙烯 (PEO)與堿金屬鹽 (Mx)絡(luò)合的電導(dǎo)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(zhì)(Gel Solid Polymer Electrolyte GSPE ), 發(fā)現(xiàn)離子電導(dǎo)率大大提高Armand等報(bào)道了 PEO的堿金屬鹽在 40 60e 時(shí)離子電導(dǎo)率達(dá) 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(zhì)聚合物電解質(zhì)的發(fā)展簡(jiǎn)史Wright首次測(cè)量了聚氧乙烯 (PE20世紀(jì)90年代Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制備了多孔型聚合物電解質(zhì)之 后Weston和 Steele最先把電化學(xué)惰性的無(wú)機(jī)填料 A2 Al 2O3加入到 SPE 中, 以后各種惰性粉末被應(yīng)用于 SPE中, 逐漸形成了復(fù)合型

3、聚合物電解質(zhì)體系20世紀(jì)90年代Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制備聚合物電解質(zhì)的性能 從電化學(xué)角度出發(fā), 聚合物電解質(zhì)應(yīng)具備以下7種性能:(1) 有較寬的電化學(xué)窗口, 在電池過(guò)充電及放電過(guò)程中具有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性,降低充放電時(shí)的過(guò)電位;(2) 為獲得較高的電流密度, 聚電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率必須達(dá)到1 0-3S cm-1, 離子遷移數(shù)應(yīng)為 1,否則在電極表面將產(chǎn)生濃度梯度而導(dǎo)致極限電流;聚合物電解質(zhì)的性能 從電化學(xué)角度出發(fā), 聚合物電解質(zhì)應(yīng)具聚合物電解質(zhì)的性能(3) 與電池電極和其他材料結(jié)合時(shí), 具有較好的化學(xué)及電化學(xué)相容性;(4) 具有較好的熱力學(xué)穩(wěn)定性;(5) 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度;

4、(6) 對(duì)環(huán)境無(wú)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(zhì)的性能目前聚合物電解質(zhì)大致可分為4種：2.凝膠型聚合物電解質(zhì)1.全固態(tài)聚合物電解質(zhì)3.多孔型聚合物電解質(zhì)4.復(fù)合型聚合物電解質(zhì)目前聚合物電解質(zhì)大致可分為4種：2.凝膠型聚合物電解質(zhì)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(zhì), 到目前為止, 絕大部分 DSPE的離子電導(dǎo)率都比較低，但電化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)電極的穩(wěn)定性好. 全固態(tài)聚合物電解質(zhì) DSPE（1,2-硬脂?；字Ｒ掖及?）是研究最早 Ahn等通過(guò)研究在PEO(聚環(huán)氧乙烷)/LiC10體系中添加不同尺寸Al2O3對(duì)電導(dǎo)率的影響,發(fā)

5、現(xiàn)含有納米尺寸的聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率比含有微米尺寸的要高. 此外還發(fā)現(xiàn),無(wú)機(jī)顆粒的尺寸越小,對(duì)聚合物結(jié)晶的抑制越明顯,也越有利于電導(dǎo)率的提高. 葉霖等合成了梳形聚醚 POE,并與高氯酸鋰復(fù)配制成全固態(tài)聚合物電解質(zhì),并用DSC和XPS分別表征了鏈段運(yùn)動(dòng)能力和鋰鹽在POE中的溶解狀態(tài)對(duì)電導(dǎo)率的影響.交流阻抗測(cè)試表明, 當(dāng)POE 電解質(zhì)內(nèi)的氧鋰比(O/Li)為 20時(shí)其電導(dǎo)率最高. Ahn等通過(guò)研究在PEO(聚環(huán)氧乙烷)/LiC10凝膠型聚合物電解質(zhì)GSPE（葡萄籽原花青素）作為液態(tài)電解質(zhì)與全固態(tài)電解質(zhì)的過(guò)渡產(chǎn)物, GSPE集合了固體的柔韌性與液體易擴(kuò)散的特點(diǎn), 克服了液體電解質(zhì)易在電極表面生成易燃

6、物質(zhì)及漏液的缺點(diǎn), 使電池的設(shè)計(jì)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(jìn)行縮合反應(yīng), 制備了一種具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯(PEU)型凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì). 在這種新型的電解質(zhì)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(zhì)的漏液?jiǎn)栴}, 從而可提高鋰離子電池的安全性.凝膠型聚合物電解質(zhì)GSPE（葡萄籽原花青素）作為液態(tài)電解質(zhì)與多空型聚合物電解質(zhì) PSPE（三聚絕緣卷材）是指聚合物本體具有多孔結(jié)構(gòu), 增塑劑和鹽存在于聚合物本體孔結(jié)構(gòu)中. 聚合物多孔膜具有較高的孔隙率、 較強(qiáng)的液體保持能力及一定的機(jī)械

7、強(qiáng)度. PSPE膜的離子電導(dǎo)率一般在 100 S/cm數(shù)量級(jí). PSPE是較有希望應(yīng)用于鋰離子電池的一類聚合物電解質(zhì), 其離子電導(dǎo)率較接近液體電解質(zhì).另外, 使用 PSPE也使鋰電池的裝配過(guò)程變得相當(dāng)簡(jiǎn)單,該技術(shù)的意義在于提供了低成本的設(shè)計(jì)和制造新型電池形狀的可能性. 多空型聚合物電解質(zhì) PSPE（三聚絕緣卷材復(fù)合型聚合物電解質(zhì)CSPE（氯橫化聚乙烯）按照高分子材料增強(qiáng)理論, 在高分子材料中加入某些無(wú)機(jī)填料,能增強(qiáng)高分子材料的機(jī)械性能. 研究者把納米粉末應(yīng)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(dá)、 陳艷玲等采用相轉(zhuǎn)換法制備

8、了以丙烯腈(AN) /甲基丙烯酸甲酯(MMA)為基質(zhì), 添加納米 Si O2的復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜,與空白隔膜相比, 復(fù)合隔膜具有較致密的結(jié)構(gòu),有利于提高聚合物的電導(dǎo)率. 復(fù)合型聚合物電解質(zhì)CSPE（氯橫化聚乙烯）按照高分子材料增強(qiáng)聚合物鋰離子電池 在液態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(yán)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(diǎn),被公認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用市場(chǎng)的電池產(chǎn)品.聚合物鋰離子電池代表著鋰電池技術(shù)的最高水平, 因此國(guó)內(nèi)外各大鋰電池生產(chǎn)廠家及科研機(jī)構(gòu)都將它作為研發(fā)的重點(diǎn). 未來(lái)在聚合物鋰離子電池研究中, 聚合物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)、 傳輸機(jī)理和基礎(chǔ)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(guān)注的焦點(diǎn). 聚合物鋰離子電池 在液態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新一人有了知識(shí)，就會(huì)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(shuō)“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀