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浅谈聚合物锂电池的固体电解质

2022-06-24

聚合物锂电池

直接作为正极材料的金属锂具有很高的可逆容量，其理论容量高达3862mAh.g1，是石墨材料的十倍以上，价格也很低。它被认为是新一代锂离子电池具吸引力的阳极材料，但它会产生枝晶锂。利用固体电解质作为阳极材料是可能的。

此外，聚合物锂电池的固体电解质可以避免液体电解质泄漏的缺点，还具有更薄、能量密度更高、体积更小的优势。固态锂离子电池具有较高的安全性能。液态电解质锂离子电池经过穿刺、加热、短路、过充等破坏性实验后，会出现漏电、爆炸等安全问题，而固态电池除了内部温度略有升高外，没有其他安全问题。

固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性和低成本，可作为阳极和阴极之间的膜以及离子转移电解质。固体聚合物电解质一般可分为干式固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质。其主要以聚乙烯醇为基础，但其离子电导率低，离子传导主要发生在非定性区域，并通过聚合物链的运动进行迁移。聚乙烯醇氧化物由于其分子链的高规整性，容易结晶，结晶降低离子电导率。因此，提高离子电导率一方面可以通过降低聚合物的结晶度来提高链的流动性，另一方面可以通过提高导电盐在聚合物中的溶解度来提高离子电导率。通过接枝、嵌段、交联、共聚等方式破坏聚合物的结晶性能，可以明显提高聚合物的离子电导率。

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