聚合物锂离子蓄电池用凝胶聚合物电解质
凝胶聚合物电解质及锂离子电池性能研究
凝胶聚合物电解质及锂离子电池性能研究传统的液态锂离子电池由于低闪点低燃点有机电解液的存在,在其生产、运输和使用过程中存在安全隐患。
凝胶聚合物电解质物理形态上是一种被溶剂溶胀的聚合物网络体系,不含流动态的可燃性有机电解液,能有效提高锂离子电池的安全性,且利于锂离子电池向着微型化、轻型化和高能量密度方向发展,是未来安全型锂离子电池的重要发展趋势。
本文瞄准开发高安全、高能量密度、高功率特性和长循环寿命的锂离子电池,系统研究了基于不同锂盐的聚氯乙烯（PVC）凝胶聚合物电解质的物化性能;开发了一种新型共混凝胶聚合物电解质,并系统研究了其物化性能、电池制备工艺和电池性能,从而提高凝胶聚合物电解质的机械强度、温度特性、离子电导率和界面稳定性,以及凝胶聚合物电池的循环、倍率和安全特性;通过引入惰性元素Cu 形成合金并且材料纳米化共同改性来提高锡基负极的结构稳定性,改善其循环及倍率特性,并对其对应的凝胶聚合物锂离子电池性能进行分析。
主要内容分为以下三部分:（一）基于高氯酸锂（LiClO<sub>4</sub>）、双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LITFSI）锂盐的PVC凝胶聚合物电解质的制备及其性能研究。
相比于LiClO<sub>4</sub>-PVC凝胶聚合物电解质,LITFSI-PVC凝胶聚合物电解质的内部孔的连通度较高,比表面积较大;LITFSI-PVC凝胶聚合物电解质抗拉强度为0.95 MPa,断裂伸长率为229.95%,机械强度略低于LiClO<sub>4</sub>-PVC体系。
由于LITFSI的离子间缔合作用小于LiClO<sub>4</sub>,因此在相同的摩尔量下,基于LITFSI的PVC凝胶聚合物电解质具有更多游离的锂离子,有利于锂离子的输运,使得该凝胶聚合物电解质具有更高的离子电导率4.3×10<sup>-4</sup> S/cm,且其电化学窗口大于5 V（vsLi/Li<sup>+</sup>）,离子迁移数高达0.69,具有优异的电化学特性。
凝胶电解质 聚合物电解质
凝胶电解质聚合物电解质
凝胶电解质和聚合物电解质都是在电化学设备中用作离子传导材料的一类物质，通常用于电池、超级电容器和其他能量储存设备。
它们有一些区别，以下是对这两种类型的简要介绍：
凝胶电解质：
1.定义：凝胶电解质是一种半固体电解质，通常由液体电解质和
固态凝胶材料混合而成。
2.组成：常见的液体电解质可以是有机溶剂，而凝胶部分通常由
聚合物、陶瓷或其他无机物构成。
3.特点：具有一定的流动性，但相较于液体电解质，其更为稳定，
能够减少泄漏风险。
4.应用：主要应用于锂离子电池、钠离子电池等。
聚合物电解质：
1.定义：聚合物电解质是一种由聚合物构成的固态电解质，通常
是高分子化合物。
2.组成：由高分子聚合物构成，这些聚合物能够提供离子传导通
道。
3.特点：具有良好的机械强度和化学稳定性，同时能够提供足够
的离子传导性能。
4.应用：主要应用于固态电池，例如固态锂离子电池、固态钠离
子电池等。
共同点：
1.固态性质：凝胶电解质和聚合物电解质都属于固态电解质范畴，
相对于传统的液态电解质，具有更好的安全性和稳定性。
2.应用领域：两者都在电池和其他储能设备中找到应用，特别是
在追求高能量密度、安全性和环保性的新一代电池技术中。
总体而言，凝胶电解质和聚合物电解质都代表了电化学领域中固态电解质技术的一部分，对于推动电池技术的发展和改进具有重要作用。
锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征的开题报告
锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征的开题报告1. 研究背景和意义随着移动设备和电动汽车等市场的不断扩大，锂离子电池已经成为了当前最为流行的电池类型之一。
而电解质是锂离子电池中起到重要作用的部分，既能导电，又能隔离电极，防止电池短路。
但是，传统有机电解质在高温、低温、震动等情况下易发生失效，严重制约了锂离子电池的安全性和稳定性。
为了解决这一问题，凝胶聚合物电解质应运而生。
凝胶聚合物电解质具有高的离子传导率、良好的力学性能、优异的耐热性和抗震性能。
因此，研究凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征对于提高锂离子电池的安全性、稳定性和循环寿命具有重要意义。
2. 研究内容和方法本文将重点探讨凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征，具体内容包括：（1）凝胶聚合物电解质的设计：从分子层面出发，设计聚合物链的结构，寻找可行的交联剂，并确定化合物种类和比例，构建三维凝胶聚合物电解质。
（2）凝胶聚合物电解质的制备：利用化学交联方法将可溶的单体、交联剂和溶剂混合，并经过自由基聚合反应，在凝胶聚合物电解质中形成交联结构和高离子导电性。
（3）凝胶聚合物电解质的表征：通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱、红外光谱、热重分析、循环伏安等测试方法进行凝胶聚合物电解质的表征，了解其结构、形貌及性能，并分析其与传统电解质的异同。
3. 预期成果和意义本文的研究结论将有助于：（1）提高锂离子电池的安全性和稳定性。
传统的有机电解质在高温、低温、震动等情况下易发生失效，而凝胶聚合物电解质可以适应更加复杂的环境，避免电池短路和泄漏等问题。
（2）提高锂离子电池的循环寿命和能量密度。
凝胶聚合物电解质具有高的离子传导率、优异的耐热性和抗震性能，可以有效提高电池循环次数和能量密度。
（3）为凝胶聚合物电解质相关研究提供参考。
本文的研究成果将为后续凝胶聚合物电解质的研究提供基础和参考，进一步推动锂离子电池领域的发展。
凝胶电解质中锂盐和聚合物的相互作用_概述说明
凝胶电解质中锂盐和聚合物的相互作用概述说明1. 引言1.1 概述凝胶电解质是一种由聚合物和锂盐组成的稳定凝胶结构，被广泛应用于锂离子电池等储能设备中。
在凝胶电解质中，锂盐和聚合物之间的相互作用起着关键的作用，影响着电解质的性能和性质。
因此，深入了解和研究凝胶电解质中锂盐和聚合物的相互作用机制对于改善电池性能、提高其安全性具有重要意义。
1.2 文章结构本文将首先介绍锂盐在凝胶电解质中的作用以及聚合物在凝胶电解质中的作用。
然后概述目前对于锂盐和聚合物相互作用机制的研究进展。
接着，我们将详细讨论凝胶电解质制备方法，包括溶剂浸润法、交联聚合法和复合材料法。
随后，我们将介绍可用于评价凝胶电解质性能的测试方法，包括离子传导率、力学性能和热稳定性测试方法。
最后，在总结凝胶电解质中锂盐和聚合物相互作用研究现状和问题的基础上，展望未来在凝胶电解质领域的研究方向。
1.3 目的本文的目的是系统地总结和概述凝胶电解质中锂盐和聚合物的相互作用。
通过深入了解这些相互作用机制，可以为优化凝胶电解质的设计提供理论依据，并为相关领域的研究者提供参考。
此外，通过介绍不同的制备方法和性能评价方法，有助于加深对凝胶电解质的认识，并为实际应用中的改进和优化提供指导。
最终，我们希望推动凝胶电解质领域的进一步发展与创新。
2. 锂盐与聚合物的相互作用2.1 锂盐在凝胶电解质中的作用凝胶电解质是一种基于聚合物或无机材料的三维网络结构，在其中浸渍有锂盐溶液，用于电池等能源存储设备。
锂盐在凝胶电解质中起着重要的作用，它可以提供可移动的锂离子，使得电池能够正常工作。
锂盐通常采用锂盐溴酸盐（LiPF6）或其他类似化合物。
2.2 聚合物在凝胶电解质中的作用聚合物是凝胶电解质中主要的组成部分之一。
它们具有良好的机械强度和柔韧性，并且可以形成空隙结构来容纳锂离子。
聚合物还可以提供连通路径，促进离子传导，并有效地抑制锂枝晶生长和自发燃烧等安全问题。
2.3 锂盐和聚合物相互作用的研究进展过去几十年来，人们对锂盐和聚合物之间的相互作用进行了广泛的研究。
锂离子电池的两种基本分类与表示方法
锂离子电池的两种基本分类与表示方法
锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。
其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。
正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极采用锂—碳层间化合物,电解质为溶解有锂盐的有机溶液。
在充、放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”(RockingChairBatteries，缩写为RCB)。
聚合物锂离子电池的正极和负极与液态锂离子电池相同，只是原来的液态电解质改为含有锂盐的凝胶聚合物电解质。
目前，正在研究和开发的电池正极也采用聚合物的聚合物锂离子电池。
锂离子电池由于工作电压高(3．6V，是镍镉、镍氢电池的三倍)、体积小(比镍氢电池小30％)、质量轻(比镍氢电池轻50％)、比能量高(是镍镉电池的2—3倍，镍氢电池的1—2倍)、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是2l世纪发展的理想能源。
聚合物锂离子电池属于固态锂离子电池中的一种电池。
锂离子电池结构因素包括膜厚、孔率、孔径、孔的弯曲程度。
锂离子电池从外形分类一般分圆柱形和方形两种，聚合物锂离子电池除制成圆形和方形外，还可根据需要制成任意形状。
圆柱形锂电池用5位数表示，前二位数表示直径，后三位数表示高度，例如：18650型，表示直径18mm，高度65mm，用18X65表示；方形锂电池用6位数表示，前二位表示电池厚度，中间二位数表示宽度，最后二位表示长度，例如083448型，表示厚度为8mm，宽度为34mm，长度为48mm，用08X34X48表示。
文章摘自电池论坛：/thread-210352-1-1.html
电池论坛。
锂离子电池和锂聚合物电池的区别
锂离子电池和锂聚合物电池的区别
锂离子电池和锂聚合物电池是现代电子设备中常用的两种电池类型。
尽管它们都使用锂作为电池的主要材料，但它们在构造、性能和安全方面有一些明显的区别。
1. 构造
- 锂离子电池（Li-ion Battery）：锂离子电池使用锂离子在正负极之间进行可逆嵌入和脱出的过程来存储和释放电能。
它包含一个由金属氧化物（如钴酸锂）和石墨构成的正负极，通过一个电解质分隔膜来防止短路。
- 锂聚合物电池（Li-polymer Battery）：锂聚合物电池使用含锂离子的聚合物凝胶作为电解质。
它的正负极可以是金属氧化物或碳材料。
聚合物电池的构造更为灵活，可以采用不同形状和尺寸。
2. 性能
- 能量密度：锂聚合物电池具有更高的能量密度，这意味着它们可以存储更多的电能，使设备可以更长时间地使用。
相比之下，锂离子电池的能量密度稍低。
- 充电速度：锂聚合物电池通常具有更好的充电速度，可以更快地完成充电过程。
锂离子电池的充电速度较慢。
- 循环寿命：锂聚合物电池的循环寿命通常更长，可以进行更多次的充放电循环，而锂离子电池的循环寿命相对较短。
3. 安全性
- 锂聚合物电池相对较安全，由于其使用聚合物凝胶作为电解质，可以更好地承受物理撞击和电池过热。
- 锂离子电池在过充、过放、过温等情况下可能发生热失控，导致起火或爆炸的风险。
综上所述，锂离子电池和锂聚合物电池在构造、性能和安全性方面存在着明显的区别。
选择使用哪种电池类型应根据具体需求和设备要求来决定。
固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质的异同
固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质的异同一、凝胶态电解质与全固态聚合物的区别凝胶态电解质和全固态聚合物虽然都是新型的电解质，具有比传统液态电解质更好的电化学性能，但它们之间还是存在着一定的区别。
凝胶态电解质是将含有高分子电解质的液态电解质通过交联或柔性化学键等方式形成的凝胶态电解质，其具有良好的机械强度和离子传导性能；而全固态聚合物电解质是一种由聚合物材料构成的固态电解质，具有超高的机械强度和化学稳定性。
二、凝胶态电解质与全固态聚合物的优缺点1.凝胶态电解质优点：凝胶态电解质可以通过合理的配方调制和工艺优化，实现高离子传导性能和良好的机械性能，并且适用于多种电极材料的锂离子电池系统。
其制备成本相对较低，制备工艺相对简单。
缺点：凝胶态电解质在较高温度下会发生不可逆性凝胶化，降低了电池的可逆性。
凝胶态电解质中含有液体成分，因此可能导致电池泄漏，影响电池寿命。
2.全固态聚合物优点：全固态聚合物电解质可以在高温高压下制备，从而避免了凝胶态电解质在高温下失效的问题。
全固态聚合物电解质具有超高的机械强度和化学稳定性，并且不含液体成分，因此可以有效地避免电池泄漏等问题。
缺点：全固态聚合物电解质的离子传导性能较差，导致其在实际应用中无法充分发挥其优势。
同时制备工艺相对复杂，成本较高。
三、结论总的来说，凝胶态电解质和全固态聚合物都是实现高性能锂离子电池的重要方向。
凝胶态电解质具有较高的离子传导性能和良好的机械强度，成本较低；而全固态聚合物电解质具有超高的机械强度和化学稳定性，但离子传导性能较差，成本较高。
在实际应用中，应根据电池的具体需求和应用场景选择合适的电解质材料，平衡其综合性能和经济性。
凝胶电解质 聚合物电解质
凝胶电解质聚合物电解质凝胶电解质和聚合物电解质是电化学领域中两种常见的电解质材料，它们在电池、超级电容器等能源存储装置中发挥着重要的作用。
本文将分别介绍凝胶电解质和聚合物电解质的特点、应用以及发展前景。
凝胶电解质是一种由固态材料和电解液混合形成的胶体材料。
其主要特点是电解质以凝胶的形式存在，具有高离子传导性和良好的机械强度。
凝胶电解质可以分为有机凝胶电解质和无机凝胶电解质两类。
有机凝胶电解质是以有机聚合物为基础材料的凝胶电解质。
有机聚合物通常具有较高的机械强度和化学稳定性，可以通过调节聚合物的结构和组成来改变电解质的性能。
有机凝胶电解质的离子传导性能较好，可以达到10^-3 S/cm以上。
此外，有机凝胶电解质还具有较低的界面电阻和较好的耐高温性能，适用于高温环境下的能源存储装置。
无机凝胶电解质是以无机固体为基础材料的凝胶电解质。
无机凝胶电解质通常由氧化物、硅酸盐等无机材料制备而成。
这些无机材料具有较高的离子传导性能和化学稳定性，可以通过调节材料的组成和结构来改变电解质的性能。
无机凝胶电解质的离子传导性能可以达到10^-2 S/cm以上，同时具有较低的电阻和较好的抗电化学氧化性能。
聚合物电解质是一种由聚合物材料构成的电解质。
聚合物电解质具有良好的机械强度、柔韧性和化学稳定性，可以通过调节聚合物的结构和组成来改变电解质的性能。
聚合物电解质的离子传导性能较高，可以达到10^-4 S/cm以上。
此外，聚合物电解质还具有较低的界面电阻和较好的耐高温性能，适用于高温环境下的能源存储装置。
凝胶电解质和聚合物电解质在能源存储装置中有着广泛的应用。
它们可以作为锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等电池系统中的电解质材料。
凝胶电解质和聚合物电解质的高离子传导性能可以提高电池的功率密度和循环性能，同时减小电池的体积和重量。
此外，凝胶电解质和聚合物电解质还可以应用于超级电容器、光伏电池和电解水等能源转换和储存装置中，提高能量转换效率和储能密度。
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收稿日期:1999212220 收修改稿日期:2000209220 基金项目:广东省自然科学基金重点资助项目(963038) 作者简介:汪国杰(1967—),男,湖南省人,讲师,博士。
Biography :WAN G G ou 2jie (1967—),male ,lecture ,Ph D.聚合物锂离子蓄电池用凝胶聚合物电解质汪国杰, 周震涛, 潘慧铭(华南理工大学材料学院,广东广州510641)摘要:较详细地介绍了聚合物锂离子蓄电池用凝胶聚合物电解质的两种主要组成:聚合物和增塑剂,着重阐述了其各组分的结构和组分间相互作用对其性能的影响。
综述了凝胶聚合物电解质的几个主要性能———离子传递性能,电化学稳定性,热稳定性和力学性能等,以及影响其有关性能的结构因素。
还详述了改善凝胶聚合物电解质力学性能的三种方法:交联,添加填料和采用两相结构。
最后介绍了由其制备的聚合物锂离子电池的性能、特点、研制现状和前景展望。
关键词:锂离子蓄电池;电解质;增塑剂中图分类号:TM 912.9,TM 201.4 文献标识码:A 文章编号:10022087X (2001)012060204Gel polymeric electrolyte s for polymer lithium 2ion batteryWAN G Guo 2jie ,ZHOU Zhen 2tao ,PAN Hui 2ming(M aterial College ,South Chi na U niversity of Technology ,Guangz hou Guangdong 510641,Chi na )Abstract :Polymer and plasticizer were two main components of gel polymeric electrolyte (GPE )for polymer lithi 2um 2ion battery ,and the components structure and properties of GPE were introduced in details.Attention was devoted to reviewing the structure of components ,interactions among them and how these factors affected the properties of GPE.Three methods for improving mechanical properties of GPE were reviewed ———cross 2linking ,adding filler and using structure with two phases.Finally ,introduced the main properties ,current development and tendency of plastic Li 2ion battery composed of GPE.K ey w ords :lithium 2ion battery ;electrolyte ;plasticizer 聚合物电解质大致可分为两类:不含或仅含少量增塑剂的固体聚合物电解质(SPE )和含有大量增塑剂的凝胶状聚合物电解质(GPE )。
对SPE 的研究工作虽然始于70年代,但目前其室温电导率仍较低,尚不能应用于常温(-20～50℃)使用的聚合物锂离子蓄电池。
而含有大量增塑剂的GPE 的室温电导率一般可达到10-3s/cm ,能满足聚合物锂离子蓄电池对电解质的电导要求,因此,近年来这一领域的研究相当活跃。
本文拟就GPE 的结构与性能的关系、改进性能的方法以及在聚合物锂离子蓄电池中的应用等研究近况进行综述。
1 GPE 的组成与性能 GPE 由聚合物、增塑剂和锂盐等组成。
三组分间存在相互作用,特别是聚合物、增塑剂与锂盐之间存在相互作用的竞争[1,2]。
这种竞争会影响GPE 的离子传递性能和其他性能。
各组成所起的作用不同。
其各自的结构与相互匹配将影响相应GPE 的性能。
1.1 聚合物 聚合物在GPE 中主要起支撑的作用。
GPE 中的聚合物是极性聚合物,其极性基团一般与锂盐有偶极2离子的相互作用。
聚合物的介电常数越大,则其络合并离解锂盐的作用就越大。
聚合物中含有的极性基团(如腈基)会增加对锂盐的络合和离解作用,使电导率增大。
GPE 中存在的大量增塑剂,通常是一些介电常数大的小分子或低聚物。
其扩散速度较大分子量的聚合物要大得多。
因此,当增塑剂的含量较高时,聚合物与锂盐间的相互作用对整个体系的导电性能的影响相对较小。
同时,增塑剂分子、聚合物与锂盐之间相互作用的竞争还会影响GPE 的阳离子迁移数。
Rriche 等人[3]对含有不同链长的多缩乙二醇二甲基丙烯酸酯的聚合物2多缩乙二醇二甲醚2LiCF 3SO 3的GPE 体系的研究结果表明,GPE 的阳离子迁移数(t +)取决于聚合物或增塑剂与阳离子间络合能力的相对大小,即随着网状聚合物结构中氧化乙烯单元数的减少或者增塑剂分子中氧化乙烯单元数的增加,t +值增大。
用含强极性基团的丙烯腈单体与上述体系的单体共聚后,GPE 的t +值也明显增大,说明聚合物主链上的极性基团会促进锂盐的离解。
聚合物的结晶性也是影响GPE 性能的重要因素,例如,结晶度较高的聚偏氟乙烯的吸液能力差,与PC/EC 2Li 盐形成的尺寸稳定的GPE 组成范围窄,而偏氟乙烯2六氟丙烯的共聚物的结晶度较低,聚合物的吸液性能却提高了,使得形成稳定GPE 的范围更广[4]。
1.2 增塑剂 GPE 中锂盐的离解、传递功能主要由增塑剂承担。
通常使用的增塑剂为PC 、EC 、DMC (碳酸二甲酯)、小分子醚类等。
选择增塑剂时,除了满足介电常数大、电化学稳定性好的一般标准外,还要求GPE 中的增塑剂必须与聚合物的相容性良好,否则,难以形成稳定的GPE ,导致相应的锂离子电池性能不好。
聚丙烯腈(PAV )与PC 、EC 形成的凝胶聚合物电解质存在与锂电极相容性不好、电解液易渗漏的问题,被认为是聚合物与增塑剂的相容性不良的缘故[5]。
将与PC 、EC 相容性较好的甲基丙烯酸甲酯引入PAN 结构中形成共聚物,可以改善相容性,提高GPE 的性能[6]。
针对PEO (聚氧化乙烯)与PC 体系的相容性欠佳,合成如图1结构的新增塑剂,则改善了聚合物与增塑剂的相容性。
由PEO 与这种改性碳酸酯组成的GPE 的电导率比改性前的PEO/PC 体系的高,而机械性能也得到明显的改善[7]。
O O(OCH 2CH 2)3OCH 3O 图1 用于聚氧化乙烯基GPE 的改性碳酸酯Fig.1 Modified carbonate used as plastisizer in PEO 2based GPE 但是,PC 、EC 等含碳酸酯基的增塑剂在电池中不够稳定,易分解。
针对这一问题,Sandner 等人[8]合成了两端为-OCOCH 2CN 的乙二醇齐聚物的增塑剂,其离解锂盐的能力大,稳定性比碳酸酯类好。
1.3 离子传递规律 GPE 的离子传递规律受其组成支配。
GPE 的离子电导率(σ)2温度(Τ)函数关系一般符合V TF 方程[9]:σ=A /T m exp[-E 0/(T -T 0)]—■—3PEG 5000/Tetraglyme/l mol ・kg -1LiClO 4—●—PMMA/PC/1mol ・dm -3LiClO 4图2 两种不同GPE 体系的V TF 方程的σ(T )直线Fig.2 V TF equation reduction of two different GPE systems A ,E 0均为常数,A 为指前因子,与离子的络合有关,E 0为表观活化能,与GPE 的组成有关。
m ∈{21/2,0,1/2,1}。
T 0与体系的玻璃化转变温度有关。
聚合物的结构不同,其与增塑剂的匹配不同,相应GPE 的σ(T )行为也不同。
图2的V TF 拟合直线反映了两类δ(T )曲线差别较大的GPE 体系:其一为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA )/PC 体系,因聚合物和增塑剂的介电常数差别较大,影响了离子的聚集状态,且聚合物为刚性链段,。
其二为聚合物/,且介电常数差别小的体系,对温度不太敏感[10]。
温度(K ),T g 1.4 离子传递性能 GPE 。
其性能离子电导率的后,大的增塑剂如PC 、化的锂盐,如LiClO 4GPE 的电导率。
阳离子迁移数t +对GPE 有特别重要的意义。
虽然GPE 与相应的有机液体电解质相比,两者的t +差别不大,甚至因为锂盐的大阴离子与聚合物极性基团间存在较强的作用,前者的t +可能更大一些,但是,由于GPE 的粘度较大,由其制备的相应锂离子蓄电池在充放电中直流电的作用下,离子的传递会受扩散控制而产生浓差极化现象。
该特点将直接影响聚合物锂离子蓄电池的大电流放电性能。
改善此性能的方法是选择和优化GPE 各组分的配比和结构。
1.5 稳定性 GPE 的稳定性包括电化学稳定性、热稳定性等。
GPE 的电化学稳定性主要由其增塑剂、聚合物基体、锂盐的分解电位等决定。
常用的增塑剂和锂盐的分解电位都较高,因此,GPE 的电位窗口取决于聚合物的电化学稳定性。
已报道:聚丙烯腈[11]、聚偏氟乙烯[3]、聚甲基丙烯酸甲酯[12]等的电化学稳定性较好,对Li/Li 的分解电压均在4.5V 以上。
而聚丙烯酸甲酯[3]和聚环氧氯丙烷[14]的电化学稳定性较差。
GPE 的热稳定性与其组成的聚合物、增塑剂的结构有关。
例如,聚氯乙烯、含丁二烯组分的聚合物等的热稳定性欠佳。
聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的热稳定性则相对良好。
1.6 力学与其他性能 GPE 作为隔膜,需有一定的强度和尺寸稳定性,否则便会出现电池性能不稳,甚至短路。
而GPE 作为活性物质粘接剂的功能,则要求有良好的粘接性能。
电极/聚合物电解质界面性能的控制与优化是当前聚合物锂离子蓄电池研制领域的重要课题之一[15]。
特别是充放电过程中锂锰氧化物等活性物质的晶相变化,会产生应力,使极片中各组分的接触变坏,导致电池性能下降[16]。
因此,解决电池各层的界面粘合,以及集流体与极片的粘合问题是获得高性能电池的前提。
此外,GPE 所用聚合物基体还需具有与水的亲合性小,成膜性好,易成型加工等性能。
2 改善GPE 的机械性能 高性能的聚合物锂离子蓄电池有赖于GPE 良好的机械性能。
但是,有时为了使GPE 获得高的导电性能,往往需在其中添加大量的增塑剂。
这便会带来GPE 机械性能的恶化,特别是当基体为线性聚合物时,GPE 的尺寸稳定性变差。