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備，得到了廣泛的發(fā)展和研究。這些電池是由鋰或碳負極(正極)制成的，它對應于高電位嵌入式正極(負極)，即聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)的使用使得開發(fā)一種更安全并且可以隨意扭曲的電池成為可能。鋰離子電池對聚合物電解質(zhì)的重要要求是高離子電導率、穩(wěn)定的電化學和熱性能、柔性的機械性能和高的機械強度。表征電解質(zhì)性能的重要參數(shù)有離子電導率、電化學穩(wěn)定性窗口、鋰離子遷移數(shù)等。

聚合物電池電解質(zhì)的離子電導率可以通過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率。將復合碳電極和基于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，會減慢離子的遷移。

關(guān)于溶質(zhì)，當鋰離子濃度新增時，電導率新增，但電解質(zhì)粘度也相應新增。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，通過調(diào)節(jié)組分的比例(體積比)可以得到高電導率的電解質(zhì)。

電導率可用阻抗法測量。在這種方法中,被測電解質(zhì)膜放置在兩個惰性電極(如不銹鋼焊條)、電導測量是通過使用一個旁路與不銹鋼電極的電極,電池和電極界面現(xiàn)象研究通過使用單個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)膜的電導率來測量。