锂二次电池中的原位聚合电解质

聚合物电解质主要分为凝胶聚合物电解质和固态聚合物电解质两种类型,均能够提升锂二次电池的性能。其中,凝胶聚合物电解质是利用增塑剂实现聚合物基质的凝胶化,将有机液态电解液固定在三维网络结构中,因此同时具备液态的离子扩散速率和固态材料的机械性能;而固态聚合物电解质是一种完全没有液态电解质的体系,利用聚合物基体的极性实现锂盐的解离,以聚合物分子链的运动实现离子传输。相对于传统的非原位法制备的聚合物电解质而言,原位聚合反应制备的聚合电解质能够有效改善电解质与电极的界面相容性、简化电池组装工艺、降低制造成本。本文综述了当前原位聚合电解质在锂二次电池中应用的研究进展,并展望了原位聚合电解质的应用前景和未来挑战。     

含聚氧化乙烯侧链的聚合物凝胶电解质的动态力学性能和离子导电性

红外测试结果表明：产物是含聚氧化乙烯侧链的聚合物。该聚合物电解质的室温电导率为10^-3S／cm数量级。并用动态力学方法,研究了分子链段活动性与聚合物凝胶电解质组成(增塑剂含量、含盐量和盐种类)的关系。     

增塑聚合物电解质电化学性能

以GBL/EC复配体系为增塑剂, PVDF HFP和PMMA为聚合物基体制备胶态聚合物电解质. 研究聚合物电解质的离子传输特性和电化学稳定性. 实验表明,室温离子电导率达到 1. 2mS·cm-1, 电化学稳定窗口在 4. 5V以上. 以GBL/EC增塑聚合物电解质与表面经修饰的锂金属电极组成锂金属聚合物电池,其电极稳定性较好,充放电循环寿命得到很大的提高.     

梳状丙烯酸酯类共聚物凝胶电解质的传输性能与自由体积

用三种分子量大小不等的聚乙二醇单甲醚(PEGME)与甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物[P(MMA-co-MAh)]反应,制备了三种支链长度不等的梳状共聚物(MMA/MAh-g-PEGME), 并以此为基体, 加入增塑剂碳酸丙烯酯(PC)和高氯酸锂(LiClO₄), 采用溶剂浇铸法制备了三种凝胶聚合物电解质(GPE)膜, 研究了其离子传输性能, 发现该聚合物凝胶电解质的离子传输机理符合VTF (Vogel-Tamman-Fulcher)方程, 即离子传输性能与凝胶体系自由体积的大小有关; 采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)研究了GPE 体系的自由体积特性, 获得了各支链长度不同的共聚物凝胶电解质的自由体积分数, 分析各自由体积与离子传输性能之间的关系, 建立了共聚物结构、凝胶聚合物自由体积及其传输性能之间的关系. 发现梳状共聚物支链长度越长, 凝胶电解质的自由体积越大, 离子传输性能越高.     

丙烯腈-甲基丙烯酸酯网状凝胶聚合物电解质研究

用酯化方法合成了甲基丙烯酸缩乙二醇二酯,获得了纯净样品,对合成的网状凝胶型聚合物电解质的合成条件进行了系统研究,获得了丙烯腈-甲基丙烯酸缩乙二醇二酯-增塑剂?锂盐网状凝胶电解质。通过红外光谱、核磁、DSC、TG等对丙烯腈-甲基丙烯酸缩乙二醇二酯的结构性能进行了研究。DSC测试结果表明合成的网状聚合物是非晶的,软化点温度为90℃左右,随丙烯腈与甲基丙烯酸缩乙二醇二酯的比例不同而不同。另外TG测试本电解质材料在300℃左右才分解,是理想的高温锂聚合物电池电解质材料。网状凝胶电解质在EC含量达到66%时,室温电导率可达到2.5×103S/cm。     

锂离子电池凝胶聚合物隔膜的研究进展

作为锂离子电池重要组分,隔膜由多孔聚烯烃高分子材料组成;电解质体系由有机碳酸酯和六氟磷酸锂混合组成,虽具有高离子电导率,但因液态碳酸酯的易燃特性给锂离子电池带来了安全隐患。利用能够将液态电解质体系凝胶化的聚合物制备得到的凝胶聚合物隔膜,结合了液态电解质体系高电导率和固态电解质高安全性的优点。凝胶聚合物隔膜的研究从简单微孔凝胶聚合物隔膜开始,经历了引入少量纳米无机颗粒的掺杂凝胶聚合物隔膜,到引入大量纳米颗粒的凝胶陶瓷隔膜的发展历程。本文详细介绍这三种类型凝胶聚合物隔膜的物理化学特性,最后展望凝胶聚合物隔膜的发展趋势。     

锂离子电池用化学交联型凝胶聚合物电解质的研究进展

近年来便携式电子设备爆炸事件频发,主要是由于传统锂离子电池隔膜/电解液体系容易发生电解液泄漏以及隔膜严重热收缩导致的正负极接触短路。化学交联型凝胶聚合物电解质的出现在很大程度上改善了电池漏液的问题。同时,交联网络赋予聚合物基体优异的尺寸稳定性,大大提高了其安全性能。因此,化学交联型凝胶聚合物电解质得到了科研工作者们的广泛关注和研究。本文根据引发及制备方法的不同,综述了利用热引发、光引发、辐射引发、环氧开环加成以及溶胶-凝胶法制备的交联凝胶型聚合物电解质,并对其力学性能和电化学性能进行了介绍。     

锂离子电池凝胶聚合物电解质研究进展

使用聚合物电解质可以避免传统液态锂离子电池的漏液问题,提高电池的安全性能和能量密度,并可实现电池的薄型化、轻便化和形状可变等优点.目前,聚合物电解质的研究集中在凝胶型的复合和多孔聚合物电解质两大类.本文对各类凝胶聚合物电解质的特点、功能及研究情况逐一进行了介绍,对凝胶聚合物电解质的发展趋势进行了展望.     

聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的应用进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)由于成本低、污染小、制备工艺简单而受到广泛关注。电解质在其中起到桥梁的作用,能促使染料再生、输运空穴,从而完成整个光电循环过程,是DSSC重要的组成部分。本文简要介绍了DSSC的基本结构和工作原理,指出了传统液态电解质存在的问题,综述了近年来以聚合物为基体制备的新型固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质以及多孔聚合物电解质在DSSC中的应用,最后对聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的发展做出了展望。     

聚合物水凝胶基超级电容器的研究进展

可伸展性和可压缩性是超级电容器作为现代柔性可穿戴电子设备的关键性能。聚合物水凝胶因其优异的力学性能、独特的网络状结构等优点,成为新一代高性能超级电容器的理想材料。它不仅可作为高效储能的柔性电极材料,而且可作为准固态电解质材料,在克服传统液体电解质系列缺陷的同时,获得更加轻薄、安全、稳定的柔性全固态储能器件。本文以聚合物水凝胶的化学组成为线索,分别介绍了聚合物水凝胶在超级电容器电极和电解质两方面的应用研究进展,并进一步对聚合物水凝胶在该领域的发展趋势进行了展望。