锂离子导电膜

锂离子导电膜第1页，共14页，2023年，2月20日，星期四其缺点是当其泄漏时会带来许多麻烦。所是目前应用较多的是凝胶型电解质（用多孔性材料吸纳液态电解质），不远的将来纯固态电解质（聚合物电解质）将会出现在锂离子的电池之中。第2页，共14页，2023年，2月20日，星期四聚合物锂离子电解质导电机理1.聚合物电解质导电机理（1）凝胶型聚合物电解质导电机理凝胶型聚合物电解质导电原理与液态电解质的导电原理相似，液态电解质在电流的作用下在微孔的通道中定向移动（同时，聚合物分子链段的蠕动下也会促进电解质的移动，电导可达3.5×10-3

S·cm-1）。其优点是用多微孔物质吸收液态电解质后可以对其相对固定，减少在其电池破损的情况下液态电解质的泄漏。第3页，共14页，2023年，2月20日，星期四（2）纯固态聚合物电解质导电机理纯固态聚合物电解质实际上是锂盐的聚合物“溶液”，选用的聚合物具有能够和锂离子配位的基团，且这些基团与锂离子配位能力越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，相应的聚合物电解质导电性能越强（电导可达5.0×10-4S·cm-1）。

第4页，共14页，2023年，2月20日，星期四常用的聚合物

第5页，共14页，2023年，2月20日，星期四

PEO中Li+迁移链段协助运动机理

第6页，共14页，2023年，2月20日，星期四晶化的聚合物电解质几乎是绝缘体(电导率在10-10S∙cm-1左右)。比较公认的观点是在PEO的无定形区域，锂离子和PEO分子链配位，借助PEO链段的热运动而自由迁移，就是所谓的链段协助运动机理(segmentassistedmotionmechanism)。所以，要想获得较高的电导率，必须尽可能地使聚合物电解质呈无定形状态。根据聚合物固体电解质的导电机理第7页，共14页，2023年，2月20日，星期四

使用的聚合物基体须具备以下两个条件:①聚合物分子链中应含有能与金属阳离子形成配位键的原子或原子团，如:氧原子、氮原子、硫原子等，即对离子有一定的“溶解作用”使聚合物中存在载流子。②聚合物与金属阳离子配位后，在外电场的作用下要能使金属阳离子进行迁移，即要允许体积相对较大的载电荷离子在聚合物基体中能扩散，使离子有较大的迁移数。第8页，共14页，2023年，2月20日，星期四2.聚合物电解质膜的制备（1）Bellcore法制备凝胶型多微孔聚合物膜将PVDF-HFP、溶剂（NMP）、增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯、DBP，）的混合体系用磁力搅拌至混合均匀，再加入一定量的改性剂（纳米SiO2或Al2O3粉末），继续搅拌，得到透明高粘度液体，将该液体置于模具中、静止脱泡、干燥成膜。将膜用乙醚洗涤，除去其中的增塑剂，得到具有微孔结构的复合聚合物膜。第9页，共14页，2023年，2月20日，星期四第10页，共14页，2023年，2月20日，星期四

（2）导向法制备凝胶型多微孔聚合物膜将PVDF-HFP溶解于丙酮（溶剂）后，逐滴加入少量的水（非溶剂），搅拌均匀，再加入一定量的改性剂（纳米SiO2或Al2O3粉末），继续搅拌，得到透明高粘度液体，将该液体置于模具中、静止脱泡、干燥成膜。（3）凝胶型聚合物电解质膜的制备将成形的聚合物电解质膜浸入液态电解中，吸饱液体后即成为凝胶型聚合物电解质。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期四第12页，共14页，2023年，2月20日，星期四（4）纯固态聚合物电解质膜的制备将无机锂盐（LiClO4等）完全溶解在溶剂（有机溶剂乙腈、丙酮等或水）中后，加入适量PEO,搅拌至分散均匀。同时用溶剂将改性剂（纳米材料或粘土或其它粉体材料）超声分散均匀后与PEO-LiClO4系统混合，继续搅拌至均匀。浇筑至模具中、干燥成膜即为纯固态聚合物电解质