《聚合物电解质》PPT课件.ppt

1、聚合物电解质,聚合物,水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合物。,聚合物电解质,高聚物离子导体，其链节单元中含有可解离性离子基团。,聚合物电解质不但具有较好的导电性, 而且具有高分子材料所特有的质量轻、 弹性好、 易成膜等特点, 在一定程度上符合化学电源质轻、 安全、高效、 环保的发展趋势,因此成为近几年化学电源研究和开发的热点。,聚合物电解质的发展简史,Wright首次测量了聚氧乙烯 (PEO)与碱金属盐 (Mx)络合的电导率,1973,1975,1979,在 PAN2 Li X, PVDF2LiX体系 中加入塑化剂 EC , PC等环酯制 成凝胶聚合物电解质(Gel Solid Polym

2、er Electrolyte GSPE ), 发 现离子电导率大大提高,Armand等报道了 PEO的碱金属盐在 40 60e 时离子电导率达 10- 5S/cm, 且具有良好的成膜性能,可用作锂离子电池的电解质,20世纪90年代,Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制备了多孔型聚合物电解质,之 后,Weston和 Steele最先把电化学惰性的无机填料 A2 Al 2O3加入到 SPE 中, 以后各种惰性粉末被应用于 SPE中, 逐渐形成了复合型聚合物电解质体系,聚合物电解质的性能,从电化学角度出发, 聚合物电解质应具备以下7种性能: (1) 有较宽的电化学窗口, 在电池过充电及放电过程

3、中具有较好的电化学稳定性,降低充放电时的过电位; (2) 为获得较高的电流密度, 聚电解质的室温电导率必须达到1 0-3S cm-1, 离子迁移数应为 1,否则在电极表面将产生浓度梯度而导致极限电流;,聚合物电解质的性能,(3) 与电池电极和其他材料结合时, 具有较好的化学及电化学相容性; (4) 具有较好的热力学稳定性; (5) 具有一定的机械强度; (6) 对环境无毒; (7) 聚合物材料易于合成且具有良好的加工性。,目前聚合物电解质大致可分为4种：,2.凝胶型聚合物电解质,1.全固态聚合物电解质,3.多孔型聚合物电解质,4.复合型聚合物电解质,DSPE（1,2-硬脂酰基磷脂酰乙醇胺 ）是

4、研究最早的一类聚合物电解质, 到目前为止, 绝大部分 DSPE的离子电导率都比较低，但电化学稳定性和对电极的稳定性好.,全固态聚合物电解质,Ahn等通过研究在PEO(聚环氧乙烷)/LiC10体系中添加不同尺寸Al2O3对电导率的影响,发现含有纳米尺寸的聚合物电解质的电导率比含有微米尺寸的要高. 此外还发现,无机颗粒的尺寸越小,对聚合物结晶的抑制越明显,也越有利于电导率的提高. 叶霖等合成了梳形聚醚 POE,并与高氯酸锂复配制成全固态聚合物电解质,并用DSC和XPS分别表征了链段运动能力和锂盐在POE中的溶解状态对电导率的影响.交流阻抗测试表明, 当POE 电解质内的氧锂比(O/Li)为 20时

5、其电导率最高.,凝胶型聚合物电解质,GSPE（葡萄籽原花青素）作为液态电解质与全固态电解质的过渡产物, GSPE集合了固体的柔韧性与液体易扩散的特点, 克服了液体电解质易在电极表面生成易燃物质及漏液的缺点, 使电池的设计更自由. 吴川、潘春花等采用了一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与甲苯 2 , 4- 二异氰酸酯 (MDI)在电解液中进行缩合反应, 制备了一种具有交联网状结构的聚氨酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质. 在这种新型的电解质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中, 可有效防止凝胶聚合物电解质的漏液问题, 从而可提高锂离子电池的安全性.,多空型聚合物电解质,PSPE（三聚绝缘卷材

6、）是指聚合物本体具有多孔结构, 增塑剂和盐存在于聚合物本体孔结构中. 聚合物多孔膜具有较高的孔隙率、 较强的液体保持能力及一定的机械强度. PSPE膜的离子电导率一般在 100 S/cm数量级. PSPE是较有希望应用于锂离子电池的一类聚合物电解质, 其离子电导率较接近液体电解质.另外, 使用 PSPE也使锂电池的装配过程变得相当简单,该技术的意义在于提供了低成本的设计和制造新型电池形状的可能性.,复合型聚合物电解质,CSPE（氯横化聚乙烯）按照高分子材料增强理论, 在高分子材料中加入某些无机填料,能增强高分子材料的机械性能. 研究者把纳米粉末应用于 SPE 的研究中, 制备CSPE膜. 由于所添加的惰性粉末为纳米材料, 使得SPE膜的性能更稳定. 何钟达、 陈艳玲等采用相转换法制备了以丙烯腈(AN) /甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基质, 添加纳米 Si O2的复合聚合物电解质膜,与空白隔膜相比, 复合隔膜具有较致密的结构,有利于提高聚合物的电导率.,聚合物锂离子电池,在液态锂离子电池基础上发展起来的新一代高比能电池体系.它是为解决液态锂离子电池存在的严重不足而提出的一种全新的概念电池.聚合物锂离子电池具有安全性能高、重量轻、容量大、体积小、易塑性高等优点,被公认为最具发展潜力和应用市场的电池产品.聚合物锂离子电池代表着锂电