复锂电池用聚合物电解质研究进展

杜宪军 王陆 彭慧丽 于恒杰

摘   要：市场现行的锂电池电芯内部含有易燃易爆电解液，电解液的存在给锂离子电池在使用上带来了易挥发、泄露甚至燃烧，爆炸等严重的安全隐患。聚合物电解质的引入能显著降低电池的安全隐患，并且可使电池具有薄型化、轻便化和形状可变的优点。本文重点论述了以聚氧化乙烯（PEO）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈（PAN）等聚合物为基体的全固态聚合物电解质的科研进展，在文末还阐述了全固态电池开发过程中的其他需要提升的方面。

关键词：复锂电池  聚合物  電解质

中图分类号：TM912                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（c）-0110-02

复锂电池目前已经在国内的电池制品领域占有了越来越重要的地位，而聚合物电解质技术的创新型应用，也在安全保障机制建设方面显现出突出的技术价值。因此，对复锂电池用聚合物电解质的情况进行研究分析，是目前很多电池工业领域专业人士重点关注的问题。

1  PAN基聚合物电解质研究进展

1.1 PAN基聚合物电解质电导率研究进展

电导率是影响聚合物电解质应用质量的关键。从当前的聚合物电解质的应用情况来看，PAN作为基胶的聚合物的物质应用频率正在逐步提高。从当前的PAN基聚合物电解质研究情况来看，在室温状态下，其离子的电导率将会控制在10-3S/cm。另外，组成情况不同的PAN基聚合物其离子电导率的水平也存在各自的差异。在针对PAN-PC-EC-LiClO4电解质进行研究的过程中发现，当前锂离子的迁移数达到0.36的时候，其电导率可以达到2.5*10-3S/cm，并使其电解质能够与金属锂之间具备更高水平的相容性。针对聚合物电解质的研究还对其离子的状态具备较高水平的关键，PAN-EC-BL-LiClO4的研究如果可以为凝胶状态，则其电解质的形态会较为重要。以锂离子为例，通过对其电导率的分析判断可知，增塑剂ec和PAN固态都可以成为锂离子寄存所在。离子电导率的分析工作很大程度上影响着锂离子所发挥的作用。而电导率的分析，可以使不同状态的锂离子实现结合，并将co键作为连接性键位，保证其电解质可以始终位置在固定连接状态。由于co键和cn键同时具备偶极作用，在PAN基聚合物电解质研究的过程中，电导率的识别可以较为便捷，锂离子可以沿着化学键进行方位的转移，并使其电解质可以逐步的得到调节。在针对电导率进行分析的过程中，PAN基所具备的耐火性能是十分重要的因素，尤其在温度逐步提高的情况下，PAN基聚合物电解质将会具备更高水平电化学稳定性，这一稳定性可以为电导率的研究提供更加具体的支持。

1.2 PAN基聚合物电解质的稳定性研究

PAN基聚合物电解质的改性工作是保证其电解质稳定性得到合理控制的关键。使用共聚方式和无机料填充的方式进行PAN基聚合物的制备，可以使其聚合物电解质的性能得到直接的优化。在提升PAN基聚合物电解质的稳定性策略过程中，要使用LiClO4作为锂盐的主体材质，并使用混合法，将bl和ec材质进行完整的混合使用。需要强化对离子导电性的关注，并使其电解质可以在均匀性布置方面取得成效，更好的提升PAN聚合物质的稳定性控制质量。在进行离子的电导率控制过程中，如果电导率达到了1.2*10-3S/cm，则可以将其尺寸进行统计，并以此作为电解质稳定性控制的促成性因素。在选择聚合物电解质的制备方法时，可以使用溶液浇筑的方式，对陶瓷颗粒进行化验处置，尤其要使用LATP作为陶瓷颗粒的填充物质加以应用，使固态电解质物质可以得到更好的制备处理。在进行固态电解质物质的复合形态分析过程中，要对PAN-LATP进行有效的使用，使锂离子能够在传导率控制方面取得进展，并使锂离子可以具备更高水平的电化学稳定性，为其机械性能的优化提供帮助。

2  PMMA基聚合物电解质研究进展

将PMMA聚合物电解质的质量分数控制在15%，是保证其电解质的研究性能得到全面改进的关键。在进行电解质基体的应用方案构建过程中，电解质物质的离子电导率是影响其聚合物电解质质量的关键性因素，当其电导率达到10-3S/cm时，PMMA可以被证明是具备较强实用性的电解质基体。可以从界面稳定性的角度加强对聚合物电解质的研究，并将介电常数作为判断PMMA基聚合物电解质的主体参考依据，使PMMA基聚合物电解质可以拥有更强的应用性能。针对PMMA的研究还可以将羰基侧基（—CO—）作为主体因素，并结合碳酸酯类增塑剂的使用情况，将氧原子作为主要物质进行配置，为聚合物电解质具备更强的液体属性提供支持。要强化对氧原子相互作用的关注，并在进行PMMA基聚合物电解质分析的过程中，将液体电解质的总体含量作为聚合物电解质研究的主体因素，保证液体电解质可以更好的凭借自身的相容性优势，扩大与乳液聚合法的交接，使其可以 更好的合成PMMA-Vac。在针对PMMA进行溶解方案设置的过程中，要将有机溶液dmf进行成熟的使用，并使其可以在增塑剂的作用下，完成凝胶的制备。在分析凝胶性能的过程中，需要将隔膜有效的加入凝胶物质之中，后将温度调整至65℃，保持16h以上，使凝胶物质得到有效的烘干处理。在完成了聚合物膜的制备之后，可以将聚合物膜结合电解质物质进行集中使用，并使聚合物电解质能够得到自身性能的正确识别判断。

3  PVDF基聚合物固态电解质的研究进展

3.1 PVDF的介电常数分析

从锂盐的分离状态出发，对其介电常数进行识别分析，可以使PVDF的介电常数质量得到更加充分的控制处理。可以从玻璃转化温度的控制中得到PVDF介电常数的控制经验，尤其可以对锂盐的解離状况具备完整的认知，以保证PVDF聚合物可以为链功能团的设计提供帮助。在通过介电常数进行成膜性能分析的过程中，可以将电化学稳定性的控制作为固态电解质性能的主体内容，并使其也稳定性得到同步的识别。PVDF的介电常数分析还需要从其薄膜的均匀性分析出发，对ec和pc的混合状态进行完整的研究，以保证锂盐的制备可以在聚合物的结晶度控制方面取得进展，以此保证PVDF的制备可以在介电常数管控方面取得进展。

3.2 PVDF的结构分析

结构的分析是提升PVDF性能研究质量的关键。要从PVDF的结构更改角度出发，对有机溶剂的性能进行全面的识别总结，以此保证PVDF结构的控制策略可以在有机溶剂之中不同类型的物质资源得到精准识别的情况下予以处置，为固态电解质的结构优化提供基础条件。在分析PVDF的结构过程中，可以从分子链的角度进行脱氟化氢技术的操作，使锂盐物质可以与无机填料之间具备较强的关联性，共同为PVDF的结构更正提供帮助。PVDF聚合物电解质的研究还可以参考电解质的机械性能特点对其结构加以调节，为PVDF结构的改进提供帮助。

4  结语

复锂电池的创新型应用很大程度上提升了电池装置的制备和应用质量。将聚合物电解质完整的应用于电池产品的制备工艺之中，可以使复锂电池的综合性应用价值得到更加完整的显现。因此，对聚合物电解质的研究情况进行总结分析，是目前很多复锂电池领域专业人士重点关注的问题。

参考文献

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