杜憲軍 王陸 彭慧麗 于恒杰

摘 ? 要：市場(chǎng)現(xiàn)行的鋰電池電芯內(nèi)部含有易燃易爆電解液，電解液的存在給鋰離子電池在使用上帶來(lái)了易揮發(fā)、泄露甚至燃燒，爆炸等嚴(yán)重的安全隱患。聚合物電解質(zhì)的引入能顯著降低電池的安全隱患，并且可使電池具有薄型化、輕便化和形狀可變的優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)論述了以聚氧化乙烯（PEO）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈（PAN）等聚合物為基體的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的科研進(jìn)展，在文末還闡述了全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)過(guò)程中的其他需要提升的方面。

關(guān)鍵詞：復(fù)鋰電池 ?聚合物 ?電解質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM912 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（c）-0110-02

復(fù)鋰電池目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)的電池制品領(lǐng)域占有了越來(lái)越重要的地位，而聚合物電解質(zhì)技術(shù)的創(chuàng)新型應(yīng)用，也在安全保障機(jī)制建設(shè)方面顯現(xiàn)出突出的技術(shù)價(jià)值。因此，對(duì)復(fù)鋰電池用聚合物電解質(zhì)的情況進(jìn)行研究分析，是目前很多電池工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)人士重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1 ?PAN基聚合物電解質(zhì)研究進(jìn)展

1.1 PAN基聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率研究進(jìn)展

電導(dǎo)率是影響聚合物電解質(zhì)應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵。從當(dāng)前的聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用情況來(lái)看，PAN作為基膠的聚合物的物質(zhì)應(yīng)用頻率正在逐步提高。從當(dāng)前的PAN基聚合物電解質(zhì)研究情況來(lái)看，在室溫狀態(tài)下，其離子的電導(dǎo)率將會(huì)控制在10-3S/cm。另外，組成情況不同的PAN基聚合物其離子電導(dǎo)率的水平也存在各自的差異。在針對(duì)PAN-PC-EC-LiClO4電解質(zhì)進(jìn)行研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前鋰離子的遷移數(shù)達(dá)到0.36的時(shí)候，其電導(dǎo)率可以達(dá)到2.5*10-3S/cm，并使其電解質(zhì)能夠與金屬鋰之間具備更高水平的相容性。針對(duì)聚合物電解質(zhì)的研究還對(duì)其離子的狀態(tài)具備較高水平的關(guān)鍵，PAN-EC-BL-LiClO4的研究如果可以為凝膠狀態(tài)，則其電解質(zhì)的形態(tài)會(huì)較為重要。以鋰離子為例，通過(guò)對(duì)其電導(dǎo)率的分析判斷可知，增塑劑ec和PAN固態(tài)都可以成為鋰離子寄存所在。離子電導(dǎo)率的分析工作很大程度上影響著鋰離子所發(fā)揮的作用。而電導(dǎo)率的分析，可以使不同狀態(tài)的鋰離子實(shí)現(xiàn)結(jié)合，并將co鍵作為連接性鍵位，保證其電解質(zhì)可以始終位置在固定連接狀態(tài)。由于co鍵和cn鍵同時(shí)具備偶極作用，在PAN基聚合物電解質(zhì)研究的過(guò)程中，電導(dǎo)率的識(shí)別可以較為便捷，鋰離子可以沿著化學(xué)鍵進(jìn)行方位的轉(zhuǎn)移，并使其電解質(zhì)可以逐步的得到調(diào)節(jié)。在針對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行分析的過(guò)程中，PAN基所具備的耐火性能是十分重要的因素，尤其在溫度逐步提高的情況下，PAN基聚合物電解質(zhì)將會(huì)具備更高水平電化學(xué)穩(wěn)定性，這一穩(wěn)定性可以為電導(dǎo)率的研究提供更加具體的支持。

1.2 PAN基聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究

PAN基聚合物電解質(zhì)的改性工作是保證其電解質(zhì)穩(wěn)定性得到合理控制的關(guān)鍵。使用共聚方式和無(wú)機(jī)料填充的方式進(jìn)行PAN基聚合物的制備，可以使其聚合物電解質(zhì)的性能得到直接的優(yōu)化。在提升PAN基聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定性策略過(guò)程中，要使用LiClO4作為鋰鹽的主體材質(zhì)，并使用混合法，將bl和ec材質(zhì)進(jìn)行完整的混合使用。需要強(qiáng)化對(duì)離子導(dǎo)電性的關(guān)注，并使其電解質(zhì)可以在均勻性布置方面取得成效，更好的提升PAN聚合物質(zhì)的穩(wěn)定性控制質(zhì)量。在進(jìn)行離子的電導(dǎo)率控制過(guò)程中，如果電導(dǎo)率達(dá)到了1.2*10-3S/cm，則可以將其尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以此作為電解質(zhì)穩(wěn)定性控制的促成性因素。在選擇聚合物電解質(zhì)的制備方法時(shí)，可以使用溶液澆筑的方式，對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行化驗(yàn)處置，尤其要使用LATP作為陶瓷顆粒的填充物質(zhì)加以應(yīng)用，使固態(tài)電解質(zhì)物質(zhì)可以得到更好的制備處理。在進(jìn)行固態(tài)電解質(zhì)物質(zhì)的復(fù)合形態(tài)分析過(guò)程中，要對(duì)PAN-LATP進(jìn)行有效的使用，使鋰離子能夠在傳導(dǎo)率控制方面取得進(jìn)展，并使鋰離子可以具備更高水平的電化學(xué)穩(wěn)定性，為其機(jī)械性能的優(yōu)化提供幫助。

2 ?PMMA基聚合物電解質(zhì)研究進(jìn)展

將PMMA聚合物電解質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在15%，是保證其電解質(zhì)的研究性能得到全面改進(jìn)的關(guān)鍵。在進(jìn)行電解質(zhì)基體的應(yīng)用方案構(gòu)建過(guò)程中，電解質(zhì)物質(zhì)的離子電導(dǎo)率是影響其聚合物電解質(zhì)質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，當(dāng)其電導(dǎo)率達(dá)到10-3S/cm時(shí)，PMMA可以被證明是具備較強(qiáng)實(shí)用性的電解質(zhì)基體。可以從界面穩(wěn)定性的角度加強(qiáng)對(duì)聚合物電解質(zhì)的研究，并將介電常數(shù)作為判斷PMMA基聚合物電解質(zhì)的主體參考依據(jù)，使PMMA基聚合物電解質(zhì)可以擁有更強(qiáng)的應(yīng)用性能。針對(duì)PMMA的研究還可以將羰基側(cè)基（—CO—）作為主體因素，并結(jié)合碳酸酯類(lèi)增塑劑的使用情況，將氧原子作為主要物質(zhì)進(jìn)行配置，為聚合物電解質(zhì)具備更強(qiáng)的液體屬性提供支持。要強(qiáng)化對(duì)氧原子相互作用的關(guān)注，并在進(jìn)行PMMA基聚合物電解質(zhì)分析的過(guò)程中，將液體電解質(zhì)的總體含量作為聚合物電解質(zhì)研究的主體因素，保證液體電解質(zhì)可以更好的憑借自身的相容性?xún)?yōu)勢(shì)，擴(kuò)大與乳液聚合法的交接，使其可以 更好的合成PMMA-Vac。在針對(duì)PMMA進(jìn)行溶解方案設(shè)置的過(guò)程中，要將有機(jī)溶液dmf進(jìn)行成熟的使用，并使其可以在增塑劑的作用下，完成凝膠的制備。在分析凝膠性能的過(guò)程中，需要將隔膜有效的加入凝膠物質(zhì)之中，后將溫度調(diào)整至65℃，保持16h以上，使凝膠物質(zhì)得到有效的烘干處理。在完成了聚合物膜的制備之后，可以將聚合物膜結(jié)合電解質(zhì)物質(zhì)進(jìn)行集中使用，并使聚合物電解質(zhì)能夠得到自身性能的正確識(shí)別判斷。

3 ?PVDF基聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究進(jìn)展

3.1 PVDF的介電常數(shù)分析

從鋰鹽的分離狀態(tài)出發(fā)，對(duì)其介電常數(shù)進(jìn)行識(shí)別分析，可以使PVDF的介電常數(shù)質(zhì)量得到更加充分的控制處理?？梢詮牟ＡмD(zhuǎn)化溫度的控制中得到PVDF介電常數(shù)的控制經(jīng)驗(yàn)，尤其可以對(duì)鋰鹽的解離狀況具備完整的認(rèn)知，以保證PVDF聚合物可以為鏈功能團(tuán)的設(shè)計(jì)提供幫助。在通過(guò)介電常數(shù)進(jìn)行成膜性能分析的過(guò)程中，可以將電化學(xué)穩(wěn)定性的控制作為固態(tài)電解質(zhì)性能的主體內(nèi)容，并使其也穩(wěn)定性得到同步的識(shí)別。PVDF的介電常數(shù)分析還需要從其薄膜的均勻性分析出發(fā)，對(duì)ec和pc的混合狀態(tài)進(jìn)行完整的研究，以保證鋰鹽的制備可以在聚合物的結(jié)晶度控制方面取得進(jìn)展，以此保證PVDF的制備可以在介電常數(shù)管控方面取得進(jìn)展。

3.2 PVDF的結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)的分析是提升PVDF性能研究質(zhì)量的關(guān)鍵。要從PVDF的結(jié)構(gòu)更改角度出發(fā)，對(duì)有機(jī)溶劑的性能進(jìn)行全面的識(shí)別總結(jié)，以此保證PVDF結(jié)構(gòu)的控制策略可以在有機(jī)溶劑之中不同類(lèi)型的物質(zhì)資源得到精準(zhǔn)識(shí)別的情況下予以處置，為固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供基礎(chǔ)條件。在分析PVDF的結(jié)構(gòu)過(guò)程中，可以從分子鏈的角度進(jìn)行脫氟化氫技術(shù)的操作，使鋰鹽物質(zhì)可以與無(wú)機(jī)填料之間具備較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，共同為PVDF的結(jié)構(gòu)更正提供幫助。PVDF聚合物電解質(zhì)的研究還可以參考電解質(zhì)的機(jī)械性能特點(diǎn)對(duì)其結(jié)構(gòu)加以調(diào)節(jié)，為PVDF結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供幫助。

4 ?結(jié)語(yǔ)

復(fù)鋰電池的創(chuàng)新型應(yīng)用很大程度上提升了電池裝置的制備和應(yīng)用質(zhì)量。將聚合物電解質(zhì)完整的應(yīng)用于電池產(chǎn)品的制備工藝之中，可以使復(fù)鋰電池的綜合性應(yīng)用價(jià)值得到更加完整的顯現(xiàn)。因此，對(duì)聚合物電解質(zhì)的研究情況進(jìn)行總結(jié)分析，是目前很多復(fù)鋰電池領(lǐng)域?qū)I(yè)人士重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

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