改善電池固態(tài)聚合物電解質(zhì)性能的研究

改善電池固態(tài)聚合物電解質(zhì)性能的研究

對(duì)基于塑化聚乙二醇-甲基丙烯酸酯的固態(tài)聚合物電解質(zhì)的性能進(jìn)行了研究，旨在推動(dòng)利用碳纖維作為電極的結(jié)構(gòu)電池開(kāi)發(fā)。研究了交聯(lián)密度、鋰鹽濃度和增塑劑量對(duì)于改善固態(tài)電解質(zhì)的影響，其中添加增塑劑會(huì)提高固態(tài)電解質(zhì)的整體性能。與沒(méi)有添加增塑劑相比，該電解質(zhì)可以獲得更高的離子電導(dǎo)率和力學(xué)性能。該電解質(zhì)在工作環(huán)境溫度下，其離子電導(dǎo)率可以達(dá)到3.3×10-5S/cm，相應(yīng)的儲(chǔ)能模量可以達(dá)到20MPa。

研究了幾種不同交聯(lián)密度的增塑PEG-甲基丙烯酸酯聚合物對(duì)電解質(zhì)性能的影響?？筛鶕?jù)具體需要通過(guò)改變交聯(lián)密度和增塑劑的量，調(diào)整該電解質(zhì)的力學(xué)性能和離子傳導(dǎo)性能。而與沒(méi)有增塑劑的電解質(zhì)進(jìn)行比較，當(dāng)相應(yīng)的儲(chǔ)能模量具有相同的數(shù)量級(jí)時(shí)，其需要達(dá)到了10倍以上的離子電導(dǎo)率。對(duì)于儲(chǔ)能模量較低的樣品（〈40MPa），增加增塑劑使電解質(zhì)電導(dǎo)率的增加更為顯著，對(duì)儲(chǔ)能模量較高的樣品（〉200MPa）也有影響。

此外，增塑劑中的鋰鹽濃度對(duì)固態(tài)聚合物電解質(zhì)的性能也有影響。隨著鋰鹽含量的增加，該電解質(zhì)內(nèi)的離子相互作用也隨之增加，但是當(dāng)材料經(jīng)受恒定的應(yīng)變振幅時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械損失增多。增塑劑的組成對(duì)其性能也有一定的影響。用3種不同的增塑劑研究增塑劑組成電解質(zhì)的影響。含有EC（碳酸乙烯酯）的樣品比僅含有DMMP（甲基磷酸二甲酯）或NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶劑的樣品更耐熱。當(dāng)EC添加到增塑劑中時(shí)，使得聚合物增塑劑的相互作用增加，從而降低了聚合物鏈的遷移率。此外，電解質(zhì)離子電導(dǎo)率的增加不僅與聚合物中鏈的移動(dòng)性有關(guān)，而且與聚合物和增塑劑中鋰鹽的相互作用有關(guān)。

刊名：Journal of Applied Polymer Science（英）

刊期：2017年第134期

作者：Ihrner Niklas et al

編譯：陳少帥