锂离子电池用聚合物固体电解质的新进展
锂离子电池中聚合物电解质的研究进展_步爱秀
第44卷第4期 辽 宁 化 工 Vol.44，No. 4 2015年4月 Liaoning Chemical Industry April，2015收稿日期： 2014-12-15锂离子电池中聚合物电解质的研究进展步爱秀，谭 勇（沈阳理工大学环境与化工学院， 辽宁 沈阳 110159）摘 要： 聚合物电解质在锂离子电池中具有隔膜和电解质的功能，与传统的隔膜和电解质体系相比，改变了对电解液亲和性差，避免了液态电解液泄漏爆炸等安全问题，同时也简化了电池装备，便于电池外形设计。
本文介绍了聚合物电解质的初期发展及性能要求，综述了聚合物电解质组成、各组分作用及改性研究，概述了聚合物电解质出现的问题及未来研究重点。
关 键 词：锂离子电池； 性能要求； 固态聚合物电解质； 凝胶聚合物电解质中图分类号：TQ 325 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2015）04-0392-03锂离子电池因具有工作电压高、比能量大、无记忆效应、循环寿命长、自放电率低等优点，是各类电子产品的理想电源，也是未来电动汽车的理想轻型高能动力源，因此是二次电池的研发及应用的热点。
锂离子电池主要由正负电极、隔膜、电解质及外壳组成[1]。
隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，隔离正、负极避免电池短路，为电解液传输离子提供通道，所以隔膜的材料和结构影响锂离子电池的性能。
如影响电池的有效容量、倍率性能、循环寿命及安全性等[2, 3]。
随着锂离子电池的研究及应用，人们对隔膜和电解液的要求也越来越高。
目前商业化锂离子电池存在着隔膜对电解液亲和性差，以及液态电解液泄漏爆炸等安全隐患。
因此，增强隔膜和电解液的亲和性是目前研究的热点之一。
而聚合物电解质实现了隔膜与电解质一体化，很好的避免了这一问题的发生，同时聚合物电解质可塑性强，便于电池形状设计及装配。
可适应电子产品微型化、薄型化、轻型化的发展要求[4-7]。
1 聚合物电解质的初期发展及性能要求1973年，Wright 等[8]发表了聚氧乙烯(PEO)- KSCN 复合物导电性的研究结果，标志着人们对聚合物电解质研究的开始。
凝胶聚合物固体电解质
凝胶聚合物固体电解质凝胶聚合物固体电解质是一种新型的电解质材料，具有诸多优点，因此在能源领域中有着广泛的应用前景。
本文将介绍凝胶聚合物固体电解质的特点、合成方法及其应用，并提供一些建议和展望。
凝胶聚合物固体电解质由于其高离子传导率、优良的机械性能和较好的热稳定性等特点而备受关注。
相较于传统的液体电解质，凝胶聚合物固体电解质具有更好的安全性和稳定性。
因为它们具有较低的挥发性，能够有效防止电池发生漏液和爆炸等危险。
同时，凝胶结构赋予电解质较高的机械强度，使得电解质可以应对各种复杂的应力环境。
此外，凝胶聚合物固体电解质的高离子传导率可以提高能量存储器件的性能，使得电池具有更好的循环稳定性和较长的寿命。
针对凝胶聚合物固体电解质的合成方法，目前主要有溶胶-凝胶法、原位聚合法和模板法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，通过将溶解的聚合物预体转变为凝胶状固体电解质，从而实现无机盐和聚合物的形成。
原位聚合法则是将单体直接在电解质中聚合生成聚合物固体电解质，简化了制备过程，提高了电解质的质量。
模板法则是在聚合物溶液中加入模板，使聚合物沉积在模板表面，形成具有规则孔道结构的固体电解质。
凝胶聚合物固体电解质在能源领域中有着广泛的应用前景。
首先，在锂离子电池中，凝胶聚合物固体电解质可以有效提高电解质的稳定性和安全性，避免了传统液体电解质中锂盐溶液的流动性和挥发性。
其次，在固态电池中，凝胶聚合物固体电解质的高离子传导率和可用于三维结构的特性，可以显著提高电极界面反应速率和电池的储能性能。
此外，凝胶聚合物固体电解质还可以应用于柔性电子器件和超级电容器等领域，具有重要的应用价值。
针对凝胶聚合物固体电解质的研究和应用，还有一些建议和展望。
首先，需要进一步研究和改进凝胶聚合物固体电解质的制备方法，提高其实用性和可扩展性。
其次，需要更深入地研究电解质中的离子传输机制，探索新的导电机制和材料设计策略，以提高离子传导率。
最后，凝胶聚合物固体电解质的应用还可以扩展到其他领域，如传感器、电解水和储能等，这将为可再生能源和可持续发展做出重要贡献。
高离子电导率、超薄的固态电解质膜,用于提高全固态锂电池
高离子电导率、超薄的固态电解质膜,用于提高全固态锂电池1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方式编写：全固态锂电池作为一种新型的电池技术，具有高能量密度、安全性和循环寿命长等优点，被认为是未来电池领域的研究热点之一。
然而，要实现全固态锂电池的商业化应用仍然面临一些挑战，其中包括提高固态电解质膜的离子电导率和优化电池的性能。
离子电导率是固态电解质膜的关键性能指标之一。
提高离子电导率可以提高电池的充放电速率、功率密度和效率，从而改善电池的性能。
因此，研究人员致力于开发具有高离子电导率的材料和结构，以应对全固态锂电池中的离子输运问题。
另一方面，超薄的固态电解质膜在全固态锂电池中也扮演着重要角色。
超薄膜可以减小电解质的形变和粒子间的扩散距离，从而提高电池的稳定性和循环寿命。
此外，超薄膜还可以增加电池的能量密度和功率密度，并降低电池的体积和重量。
因此，本文旨在介绍高离子电导率和超薄固态电解质膜在提升全固态锂电池性能中的重要性。
首先，将探讨高离子电导率的重要性以及提高高离子电导率的方法。
然后，解释超薄固态电解质膜的概念和特点，并探讨其在提高全固态锂电池性能中的应用。
最后，总结高离子电导率和超薄固态电解质膜对全固态锂电池的重要性，并展望其未来的发展前景。
通过深入研究和应用高离子电导率和超薄固态电解质膜，有望改善全固态锂电池的性能，推动其在能源领域的广泛应用。
希望本文的内容能够为相关研究提供一定的参考和启示，促进全固态锂电池技术的进一步发展。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了文章的概述、结构和目的。
首先，我们将概述高离子电导率和超薄固态电解质膜对于提高全固态锂电池性能的重要性。
其次，我们将分析提高高离子电导率和应用超薄固态电解质膜的方法。
最后，我们将总结高离子电导率和超薄固态电解质膜的重要性，并展望全固态锂电池的发展前景。
正文部分将分为两个小节，即高离子电导率和超薄的固态电解质膜。
PEO基聚合物-陶瓷复合固体电解质研究进展
PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质研究进展随着新能源汽车的快速发展，电动汽车越来越受到人们的关注。
其中，电池作为电动汽车的核心部件之一，其性能和稳定性直接影响电动汽车的运行状态及安全性。
而固体电解质作为一种新型电池材料，由于其优异的电化学性能和高安全性，获取了广泛关注。
目前，基于PEO 聚合物的陶瓷复合固体电解质已成为固体电解质研究的热点之一。
本文将从PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质的基本概念、制备方法、性能及应用等几个方面进行阐述。
一、PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质的基本概念PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质是指将PEO 基聚合物与陶瓷材料进行复合得到的新型固态电解质材料。
其中，PEO 基聚合物是基于聚氧化乙烯（PEO）组成的聚合物，其优异的高分子链柔性和良好的锂离子输运能力，使其成为固态电解质领域的研究热点。
而陶瓷材料则具有优异的电化学稳定性、高温稳定性和压力稳定性等特点，但其缺乏高分子链柔性，难以得到优异的锂离子导电性能。
因此，将PEO 基聚合物与陶瓷材料进行复合可以充分发挥二者的优点，同时弥补其不足，得到锂离子导电性能更好的固态电解质材料。
二、PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质的制备方法(1)总体制备步骤PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质的制备一般包括两个步骤：首先是通过溶液混合或原位反应获得预聚物，随后通过热处理或光聚合等方法将预聚物转化为PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质。
(2)材料选择PEO 基聚合物一般采用分子量为1000-8000 的PEO，而陶瓷材料则有氧化锂、氧化铝、硅酸盐、磷酸盐等多种选择。
其中，氧化锂与PEO的配比最为常见，且其制备工艺相对简单，不需要高温处理，可实现较高的离子导电性能。
(3)制备条件制备PEO 基聚合物-陶瓷复合固体电解质的条件包括预聚物的混合比例、反应温度和时间等。
一般来说，溶液混合或原位反应均需控制反应条件，得到均匀溶液或固态混合物。
聚合物电解质在锂离子电池中的应用
聚合物电解质在锂离子电池中的应用锂离子电池作为一种可充电电池，逐渐被应用于移动通信设备、电动汽车等领域。
在锂离子电池中，电解液是一个至关重要的部分，因为它提供了离子流通的通道。
传统电解质是有机物，但是有机物电解质往往具有燃烧性、挥发性等缺陷，而且存在安全隐患。
为了解决这些问题，聚合物电解质被提出并应用于锂离子电池中，它的优异性质使得其成为一种非常有前途的电解质材料。
一、聚合物电解质的特点聚合物电解质是一种由高分子聚合物构成的电解质，其最大的优点就是安全性高。
传统有机物电解质极易导致电池的短路、爆炸等事故，而聚合物电解质不易燃、不挥发，可以有效降低电池发生意外的概率。
此外，聚合物电解质对锂离子的导电性能也非常好，可以使锂离子在正、负极之间更快速地传递，从而提高了电池的效率。
另外，聚合物电解质的化学稳定性强，具有长寿命、高温稳定性等特点。
二、聚合物电解质的制备方法聚合物电解质的制备方法主要有两种，分别是溶液浸渍法和固相聚合法。
溶液浸渍法是先将聚合物溶解在特定的溶剂中，然后再将其浸渍到纳米级导电剂或纳米孔壳中。
这样一来，纳米级导电剂便成为了聚合物电解质的导电通道。
固相聚合法是将聚合物单体固体化，然后使用高温等条件，使单体分子之间发生反应，形成聚合物。
这种方法比较适用于制备高分子电解质薄膜。
聚合物电解质的制备方法比较简单，可以通过选择合适的单体、溶剂等材料来控制聚合物的结构和性能。
三、聚合物电解质在锂离子电池中的应用聚合物电解质在锂离子电池中的应用主要是指高分子固态电解质薄膜的应用。
由于聚合物电解质具有较好的导电性和化学稳定性等特点，因此用于制备锂离子电池的薄膜电解质，可以大大提高电池的安全性和耐用性。
聚合物电解质可以应用于锂离子电池的各个部分，例如负极、正极和电解液部分等。
其中，聚合物电解质在负极的应用比较广泛，主要是在石墨负极和硅负极中应用。
关于聚合物电解质在锂离子电池中的应用还有许多研究问题，例如聚合物电解质的质量检测、制备过程的优化等。
锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展
第49卷第9期2021年5月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.9May.2021锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展保克畔(上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093)摘要：有机-无机复合固态电解质是锂离子电池材料的研究热点，由于其兼有聚合物与无机电解质的优点而有望成为下一代全固态锂离子电池的重要组成部分。
在这篇综述中，以不同种类的无机填料为依据，总结了常见的复合电解质研究形式，对其最新进展进行了综述。
从工作的新颖性、性能提升和实用性等方面考察，对最新研究的不同种类无机填料对复合电解质性能的影响做了分析。
关键词：聚合物；无机填料；复合电解质；固态电池；离子电导率中图分类号：TM912文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)09-0028-03 Research Progress on Organic-inorganic Composite SolidElectrolyte for Lithium BatteriesBAO Ke-pan(School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)Abstract:Organic-inorganic composite solid electrolytes are expected to become an important part of all solid-state lithium-ion batteries due to their advantages of both polymer and inorganic electrolytes.The common research forms of composite electrolytes were summarized based on different types of inorganic fillers,and their latest developments were reviewed.The effects of different types of inorganic fillers in the composite system were evaluated from the aspects of novelty,performance improvement and practicability of the work.Key words：polymer；inorganic filler；composite electrolyte；solid-state battery；ionic conductivity目前成熟的商用锂离子电池使用的是有机电解液，虽然可以得到高电导率和良好的界面接触，但电解液易泄露和燃烧、分解等安全问题无法保证避免。
现场聚合制备锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展
硅酸盐学报· 134 ·2013年DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.02.02 现场聚合制备锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展范欢欢1，周栋1，范丽珍1，石桥2(1. 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083；2. 深圳新宙邦科技股份有限公司，广东深圳 518118)摘要：高比能量锂离子电池是未来储能器件的发展方向。
凝胶聚合物锂离子电池因易于加工并克服了以往液态锂离子电池因漏液而造成的安全性问题，成为近年来的研究热点。
综述了目前凝胶聚合物电解质制备工艺中最受关注的现场聚合技术，介绍了反应原理、工艺路线、成品性能等，并展望了现场聚合工艺作为新兴锂离子电池生产技术的发展趋势。
关键词：锂离子电池；凝胶聚合物；电解质；现场聚合工艺中图分类号：TM911 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)02–0134–06网络出版时间：2013–01–25 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20130125.1706.201302.134_002.htmlDevelopment on In-situ Synthesis of Gel Polymer Electrolyte for Lithium BatteriesF AN Huanhuan1，ZHOU Dong1，F AN Lizhen1，Shi Qiao2(1. Institute of Advanced Materials and Technology, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083, China;2. Shenzhen Capchem Technology Co., Ltd., Shenzhen 518118, Guangdong, China)Abstract: Lithium-ion batteries with a high energy density are developed for future energy storage devices. Recent works focus on gel polymer electrolyte with easily shaped properties due to its effective solution to the security problem caused by liquid electrolyte leakage. This paper reviews the in-situ polymerization technology, which has increasingly attractive attentions in the preparation process of gel polymer electrolyte. Moreover, this paper represents the reaction principle, process route and influencing factors on the product performance in some detail, and also prospects the in-situ polymerization process development as a promising lithium-ion battery production technology.Key words: lithium-ion battery; gel polymer; electrolyte; in-situ polymerization technology人类现代生活离不开可移动的化学电源，锂离子电池由于其具有环境友好，工作电压高，比容量大和循环寿命长等优点，而广泛应用于各类小型便携式装置中，成为当今世界极具发展潜力的新型绿色化学电源[1]。
聚合物电解质在电池中的应用
聚合物电解质在电池中的应用聚合物电解质是指将高分子化合物作为电化学电池中的离子导体的一种电解质。
相比于传统的液体电解质，聚合物电解质具有许多优点，如更高的离子导电率、更好的机械稳定性和更低的挥发性等。
因此，聚合物电解质被广泛应用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域，成为了新一代电池材料之一。
1. 聚合物电解质在锂离子电池中的应用锂离子电池是目前最广泛使用的可充电电池，可以用于移动设备、电动汽车、能源存储等领域。
传统的锂离子电池采用液态电解质，但存在很多问题，如安全性和机械稳定性等。
聚合物电解质因其更高的离子导电率和机械稳定性等优点，被广泛应用于锂离子电池中。
聚合物电解质的离子导电性能与其分子结构密切相关。
常用的聚合物电解质有聚乙烯氧化物（PEO）、聚丙烯腈（PAN）和聚偏氟乙烯（PVDF）等。
其中，PEO是一种常见的聚合物电解质，具有优异的离子导电性能和机械稳定性。
PEO电解质的离子导电性能可以通过添加离子液体或锂盐等方式进一步提升。
除了PEO电解质，还有一种新型的聚合物电解质——聚合物固体电解质。
聚合物固体电解质是指以聚合物为主要材料的固态电解质，具有更高的离子导电性能和更好的机械稳定性。
聚合物固体电解质可以增强电池的安全性和稳定性，是一种具有广阔应用前景的电解质材料。
2. 聚合物电解质在超级电容器中的应用超级电容器是一种新型的储能设备，具有比传统电池更高的功率密度和更短的充电时间。
超级电容器采用了聚合物电解质，可以大大提高电池的储能效率和循环寿命。
聚合物电解质在超级电容器中被广泛应用，可以有效提高电池的能量密度和功率密度。
聚合物电解质的离子导电性能决定着电池的性能，因此，研究和开发高性能的聚合物电解质材料是提高超级电容器性能的关键。
3. 聚合物电解质在燃料电池中的应用燃料电池是一种将氢气或其他氢化物作为燃料，通过电化学反应产生电能的设备。
聚合物电解质在燃料电池中被广泛应用，可以大大提高电池的稳定性和性能。