鋰離子導電膜

鋰離子導電膜第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五其缺點是當其泄漏時會帶來許多麻煩。所是目前應用較多的是凝膠型電解質(zhì)（用多孔性材料吸納液態(tài)電解質(zhì)），不遠的將來純固態(tài)電解質(zhì)（聚合物電解質(zhì)）將會出現(xiàn)在鋰離子的電池之中。第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五聚合物鋰離子電解質(zhì)導電機理1.聚合物電解質(zhì)導電機理（1）凝膠型聚合物電解質(zhì)導電機理凝膠型聚合物電解質(zhì)導電原理與液態(tài)電解質(zhì)的導電原理相似，液態(tài)電解質(zhì)在電流的作用下在微孔的通道中定向移動（同時，聚合物分子鏈段的蠕動下也會促進電解質(zhì)的移動，電導可達3.5×10-3

S·cm-1）。其優(yōu)點是用多微孔物質(zhì)吸收液態(tài)電解質(zhì)后可以對其相對固定，減少在其電池破損的情況下液態(tài)電解質(zhì)的泄漏。第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五（2）純固態(tài)聚合物電解質(zhì)導電機理純固態(tài)聚合物電解質(zhì)實際上是鋰鹽的聚合物“溶液”，選用的聚合物具有能夠和鋰離子配位的基團，且這些基團與鋰離子配位能力越強，鋰鹽在聚合物中的溶解度就越大，相應的聚合物電解質(zhì)導電性能越強（電導可達5.0×10-4S·cm-1）。

第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五常用的聚合物

第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

PEO中Li+遷移鏈段協(xié)助運動機理

第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五晶化的聚合物電解質(zhì)幾乎是絕緣體(電導率在10-10S?cm-1左右)。比較公認的觀點是在PEO的無定形區(qū)域，鋰離子和PEO分子鏈配位，借助PEO鏈段的熱運動而自由遷移，就是所謂的鏈段協(xié)助運動機理(segmentassistedmotionmechanism)。所以，要想獲得較高的電導率，必須盡可能地使聚合物電解質(zhì)呈無定形狀態(tài)。根據(jù)聚合物固體電解質(zhì)的導電機理第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

使用的聚合物基體須具備以下兩個條件:①聚合物分子鏈中應含有能與金屬陽離子形成配位鍵的原子或原子團，如:氧原子、氮原子、硫原子等，即對離子有一定的“溶解作用”使聚合物中存在載流子。②聚合物與金屬陽離子配位后，在外電場的作用下要能使金屬陽離子進行遷移，即要允許體積相對較大的載電荷離子在聚合物基體中能擴散，使離子有較大的遷移數(shù)。第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五2.聚合物電解質(zhì)膜的制備（1）Bellcore法制備凝膠型多微孔聚合物膜將PVDF-HFP、溶劑（NMP）、增塑劑（鄰苯二甲酸二丁酯、DBP，）的混合體系用磁力攪拌至混合均勻，再加入一定量的改性劑（納米SiO2或Al2O3粉末），繼續(xù)攪拌，得到透明高粘度液體，將該液體置于模具中、靜止脫泡、干燥成膜。將膜用乙醚洗滌，除去其中的增塑劑，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的復合聚合物膜。第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

（2）導向法制備凝膠型多微孔聚合物膜將PVDF-HFP溶解于丙酮（溶劑）后，逐滴加入少量的水（非溶劑），攪拌均勻，再加入一定量的改性劑（納米SiO2或Al2O3粉末），繼續(xù)攪拌，得到透明高粘度液體，將該液體置于模具中、靜止脫泡、干燥成膜。（3）凝膠型聚合物電解質(zhì)膜的制備將成形的聚合物電解質(zhì)膜浸入液態(tài)電解中，吸飽液體后即成為凝膠型聚合物電解質(zhì)。第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五（4）純固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的制備將無機鋰鹽（LiClO4等）完全溶解在溶劑（有機溶劑乙腈、丙酮等或水）中后，加入適量PEO,攪拌至分散均勻。同時用溶劑將改性劑（納米材料或粘土或其它粉體材料）超聲分散均勻后與PEO-LiClO4系統(tǒng)混合，繼續(xù)攪拌至均勻。澆筑至模具中、干燥成膜即為純固態(tài)聚合