聚合物鋰離子電池電解質(zhì)特性

聚合物鋰離子電池作為一種高比能的可充電設(shè)備，得到了廣泛的發(fā)展和研究。這些電池是由鋰或碳負(fù)極(正極)制成的，它對(duì)應(yīng)于高電位嵌入式正極(負(fù)極)，即聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)的使用使得開(kāi)發(fā)一種更安全并且可以隨意扭曲的電池成為可能。鋰離子電池對(duì)聚合物電解質(zhì)的重要要求是高離子電導(dǎo)率、穩(wěn)定的電化學(xué)和熱性能、柔性的機(jī)械性能和高的機(jī)械強(qiáng)度。表征電解質(zhì)性能的重要參數(shù)有離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性窗口、鋰離子遷移數(shù)等。

聚合物電池電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率可以通過(guò)新增聚合物帶電粒子的數(shù)量和提高帶電粒子的遷移速度來(lái)提高。例如，LiCIO、LiBF4、LiN(CFaSOz)2、LiSCN、LiC和COa等鋰鹽在具有高介電常數(shù)的聚合物中由于解離能小，通常具有更高的離子電導(dǎo)率。將復(fù)合碳電極和基于ams的膠體聚合物作為鋰離子電池的電解質(zhì)，具有良好的性能。

在不改變聚合物介電常數(shù)的情況下，提高帶電粒子的遷移速度也可以提高聚合物的離子電導(dǎo)率。鋰鹽在電解液中游離成自由離子越多，離子遷移速度越快，電導(dǎo)率越高，溶劑的介電常數(shù)越大，鋰離子與陰離子之間的靜電相互用途越小，自由離子的數(shù)量越多。而介電常數(shù)較大的溶劑粘度較大，會(huì)減慢離子的遷移。

關(guān)于溶質(zhì)，當(dāng)鋰離子濃度新增時(shí)，電導(dǎo)率新增，但電解質(zhì)粘度也相應(yīng)新增。此外，鋰離子半徑越大，晶格能越小，鋰離子的解離越容易，但鋰離子的粘度也隨之增大。由于上述因素的相互用途，特定電解質(zhì)的最大電導(dǎo)率一般為1.1~1.2mol•I之間的鋰離子濃度。因此，大介電常數(shù)的溶劑可以與一種或幾種低粘度的溶劑混合，通過(guò)調(diào)節(jié)組分的比例(體積比)可以得到高電導(dǎo)率的電解質(zhì)。

電導(dǎo)率可用阻抗法測(cè)量。在這種方法中,被測(cè)電解質(zhì)膜放置在兩個(gè)惰性電極(如不銹鋼焊條)、電導(dǎo)測(cè)量是通過(guò)使用一個(gè)旁路與不銹鋼電極的電極,電池和電極界面現(xiàn)象研究通過(guò)使用單個(gè)鋰離子電池用碳電極或電極。電池的阻抗特性曲線由電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率來(lái)測(cè)量。