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.     

塑料化薄膜锂离子电池的制造技术

通过比较不同聚合物骨架材料与增塑剂所制备的聚合物膜的性能 ,优选出合适的基质骨架材料和增塑剂 .在此基础上 ,探索了塑料化聚合物薄膜电极的工业化制造方法 ,优化了聚合物电解质隔膜与正负极极片的配比 ,探讨塑料化薄膜电极的复合方式 ,并对所制备的塑料化薄膜锂离子电池电性能进行了考察 ,结果表明 :薄膜塑料锂离子电池具备与液态锂离子电池相近的电化学性能 .     

聚丙烯腈在锂金属电池电解质中的应用

随着便携式电子设备、电动汽车和智能电网等快速发展，人们对高能量密度锂金属电池的关注日益增多。锂金属表面不均匀的剥落或沉积会导致锂枝晶生长，锂枝晶容易刺穿隔膜，存在引发电池短路的风险，而且高反应活性的锂金属会与电解液不断反应被消耗，生成不稳定的固体电解质界面（SEI）膜，造成不可逆的容量损失，因此兼顾高能量密度与高安全性是锂金属电池发展应用中亟需解决的关键科学问题。具有强吸电子基团（C≡N）的聚丙烯腈（PAN）聚合物与碳酸酯溶剂中C=O的相互作用能形成更稳定的SEI膜，PAN作为锂负极涂层还能抑制锂枝晶的生长；另外，PAN具有较低的最低未占据分子轨道、较高的电化学稳定性和较宽的电化学窗口，能作为锂金属电池的聚合物电解质，并匹配高电压正极，兼具高能量密度和高安全性，故PAN聚合物在锂金属电池的电解质中有着很大的应用潜力。本文从电解质的不同状态（液态、凝胶、固态）介绍了PAN聚合物在液态电解质中作为隔膜、锂负极保护层以及在凝胶电解质、固态电解质的最新研究成果，并对PAN聚合物在锂金属电池电解质中的发展趋势进行展望。     

有机-无机复合型聚合物电解质的研究进展

聚合物电解质是现在锂离子电池研究领域的热点，有机－无机复合型聚合物电解质（CSPE）是现在聚合物电解质的研究主流。在聚合物电解质中添加无机添末，特别是纳米材料，大大改善了聚合物电解质的机械性能、离子导电性能以及界面稳定性能。对CSPE性能进行了评价，对在CSPE中添加无机粉末性能改善机理作了概括和探讨，并对CSPE的前景作了展望。     

基于自催化策略原位构建高性能锂电池用凝胶电解质

凝胶聚合物电解质作为一种高锂离子传导效率的聚合物电解质而备受关注。然而，制备凝胶聚合物电解质的过程仍存在催化剂难以脱除、流程繁琐等问题。在本工作中，采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF₄)中潜在的Lewis酸诱导乙烯基醚类单体发生阳离子聚合的策略，探究出一种在电池内部原位构建高性能凝胶聚合物电解质的方法。BMIMBF₄的引入提升了凝胶聚合物电解质的电导率和电化学稳定性，基于该凝胶聚合物电解质的锂对称电池能在0.1 mA·cm^-2电流密度下循环500 h。由该凝胶聚合物电解质原位组装的全电池以1 C的倍率进行恒流充放电，循环100圈后容量保持率为90%;即使在10 C的高倍率下时，电池的放电比容量仍能保持在67.5 mAh·g^-1。该自催化策略为凝胶聚合物电解质的快速构建提供了新的思路。     

全固态锂离子电池的研究及产业化前景

全固态锂离子电池具有安全性能高、能量密度大、工作温度区间广等优点, 是锂离子电池领域的研究热点. 固体电解质的开发是全固态锂离子电池实现应用的先决条件, 目前国内外研究比较广泛、应用前景较好的固体电解质主要有聚氧乙烯及其衍生物体系的聚合物电解质、LiPON薄膜电解质以及玻璃态硫化物体系的无机电解质三种. 近两年,在固体电解质的研究已取得很大进展的基础上, 人们正在将研究重点转向全固态电池结构设计及生产技术上, 并不断有样品电池面世. 本文从固体电解质的发展历史、最新研究进展、电池生产技术以及产业化应用前景这几个方面, 分别对以上三种体系的电解质及其电池进行综述, 以探索全固态锂离子电池的商品化前景.     

聚合物电解质中离子输运机制的谱学研究

聚合物电解质是新一代锂离子电池所需要的重要材料，本文从分析聚丙烯腈增塑剂－ＬｉＣｌＯ４体系中各组份间的相互作用出发，用Ｒａｍａｎ光谱，红外光谱，Ｘ射线光电子能谱及核磁共振等谱学方法研究了聚合物电解质中各组份之间的相互关系和Ｌｉ＾＋离子在聚合物电解质中的输运机理。     

固态聚合物电解质研究进展

开发下一代高安全且高能量密度能源体系是新能源产业进一步蓬勃发展的关键。将易燃易爆的液态电池替换为固态电池是一项极具前景的工作。在固态电解质中,聚合物电解质由于其高安全性、粘弹性及其良好的界面相容性等成为广泛研究的对象。但是在室温下其离子电导率仍然偏低,需要在高温下才能达到一定的电池性能。因此,在提升聚合物电解质常温离子电导率的同时,还需要进一步研究和改善电解质/电极之间的界面问题,降低界面阻抗。本文从固态聚合物的优缺点出发,介绍了不同固态聚合物电解质的性能及其离子传输机理,展望了固态聚合物电解质的最新研究进展和发展方向。     

聚合物电解质中增塑剂的研究进展

聚合物电解质在锂离子电池中有很好的应用前景,已成为当前锂离子电池研究领域的热点之一.但由于其室温电导率低,在实际应用中受到诸多限制.通常采用在聚合物电解质中添加适当比例的增塑剂以提高其离子电导率的方法来弥补此缺陷.本文综述了聚合物电解质中增塑剂的增塑原理、增塑剂的种类以及电解质中新型增埋剂的研究状况.     

锂离子电池非水电解质中Li迁移特性

电解质是锂离子电池的重要组成部分之一，其中Li＋的迁移特性对电池性能具有显著影响。本文综述了用于锂离子电池的凝胶、聚合物和非水液态电解质中Li+迁移特性的研究进展，分析了影响Li＋迁移的主要因素，并提出了进一步的研究重点和新的研究方法。