復鋰電池用聚合物電解質研究進展

杜憲軍 王陸 彭慧麗 于恒杰

摘 ? 要：市場現行的鋰電池電芯內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、泄露甚至燃燒，爆炸等嚴重的安全隱患。聚合物電解質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聚合物電解質的科研進展，在文末還闡述了全固態電池開發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

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

復鋰電池目前已經在國內的電池制品領域占有了越來越重要的地位，而聚合物電解質技術的創新型應用，也在安全保障機制建設方面顯現出突出的技術價值。因此，對復鋰電池用聚合物電解質的情況進行研究分析，是目前很多電池工業領域專業人士重點關注的問題。

1 ?PAN基聚合物電解質研究進展

1.1 PAN基聚合物電解質電導率研究進展

電導率是影響聚合物電解質應用質量的關鍵。從當前的聚合物電解質的應用情況來看，PAN作為基膠的聚合物的物質應用頻率正在逐步提高。從當前的PAN基聚合物電解質研究情況來看，在室溫狀態下，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電解質進行研究的過程中發現，當前鋰離子的遷移數達到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。針對聚合物電解質的研究還對其離子的狀態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，則其電解質的形態會較為重要。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揮的作用。而電導率的分析，可以使不同狀態的鋰離子實現結合，并將co鍵作為連接性鍵位，保證其電解質可以始終位置在固定連接狀態。由于co鍵和cn鍵同時具備偶極作用，在PAN基聚合物電解質研究的過程中，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移，并使其電解質可以逐步的得到調節。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基聚合物電解質將會具備更高水平電化學穩定性，這一穩定性可以為電導率的研究提供更加具體的支持。

1.2 PAN基聚合物電解質的穩定性研究

PAN基聚合物電解質的改性工作是保證其電解質穩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的性能得到直接的優化。在提升PAN基聚合物電解質的穩定性策略過程中，要使用LiClO4作為鋰鹽的主體材質，并使用混合法，將bl和ec材質進行完整的混合使用。需要強化對離子導電性的關注，并使其電解質可以在均勻性布置方面取得成效，更好的提升PAN聚合物質的穩定性控制質量。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計，并以此作為電解質穩定性控制的促成性因素。在選擇聚合物電解質的制備方法時，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加以應用，使固態電解質物質可以得到更好的制備處理。在進行固態電解質物質的復合形態分析過程中，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定性，為其機械性能的優化提供幫助。

2 ?PMMA基聚合物電解質研究進展

將PMMA聚合物電解質的質量分數控制在15%，是保證其電解質的研究性能得到全面改進的關鍵。在進行電解質基體的應用方案構建過程中，電解質物質的離子電導率是影響其聚合物電解質質量的關鍵性因素，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基體。可以從界面穩定性的角度加強對聚合物電解質的研究，并將介電常數作為判斷PMMA基聚合物電解質的主體參考依據，使PMMA基聚合物電解質可以擁有更強的應用性能。針對PMMA的研究還可以將羰基側基（—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進行配置，為聚合物電解質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基聚合物電解質分析的過程中，將液體電解質的總體含量作為聚合物電解質研究的主體因素，保證液體電解質可以更好的憑借自身的相容性優勢，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之中，后將溫度調整至65℃，保持16h以上，使凝膠物質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物質進行集中使用，并使聚合物電解質能夠得到自身性能的正確識別判斷。

3 ?PVDF基聚合物固態電解質的研究進展

3.1 PVDF的介電常數分析

從鋰鹽的分離狀態出發，對其介電常數進行識別分析，可以使PVDF的介電常數質量得到更加充分的控制處理。可以從玻璃轉化溫度的控制中得到PVDF介電常數的控制經驗，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。在通過介電常數進行成膜性能分析的過程中，可以將電化學穩定性的控制作為固態電解質性能的主體內容，并使其也穩定性得到同步的識別。PVDF的介電常數分析還需要從其薄膜的均勻性分析出發，對ec和pc的混合狀態進行完整的研究，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性能研究質量的關鍵。要從PVDF的結構更改角度出發，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資源得到精準識別的情況下予以處置，為固態電解質的結構優化提供基礎條件。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，使鋰鹽物質可以與無機填料之間具備較強的關聯性，共同為PVDF的結構更正提供幫助。PVDF聚合物電解質的研究還可以參考電解質的機械性能特點對其結構加以調節，為PVDF結構的改進提供幫助。

4 ?結語

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

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