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要提高聚合物鋰電池電解質的離子電導率

發布時間:2022/6/8來源:深圳市邦凱電池股份有限公司
要提高聚合物鋰電池電解質的離子電導率

聚合物鋰電池如今作為一種可充電、高比能量的裝置已得到廣泛的開發與研究。這些電池是由鋰或碳負極(陽極),與此相對應的高電位嵌入式正極(陰極),一種聚合物電解質構成的。由于聚合物電解質的應用,使開發一種具有更高安全性并且可以隨意扭曲變形的電池成為可能。鋰離子電池對聚合物電解質的性能主要要求是離子電導率高、電化學性能和熱性能穩定、機械性能柔韌、機械強度高等。表征電解質性能的主要參數有離子電導率、電化學穩定窗口、鋰離子遷移數等。

        要提高聚合物電池電解質的離子電導率,可以通過提高聚合物的帶電粒子數和帶電粒子的遷移速度來實現。如鋰鹽LiCIO,LiBF4,LiN(CFaSOz)2,LiSCN,LiC凡COa等,由于離解能小,在介電常數高的聚合物中一般都具有較高的離子電導率。在鋰離子電池中使用復合碳電極,同時以AMS基膠體聚合物作為電解質,表現出優良的性能。

        在聚合物的介電常數不變的情況下,增加帶電粒子遷移速度也可以提高聚合物的離子電導率。鋰鹽在電解質中離解成自由離子的數目越多,離子遷移越快,電導率越高,溶劑的介電常數越大,鋰離子和陰離子之間的靜電作用越小,自由離子數目也越多。但介電常數大的溶劑,粘度也大,反而會使離子遷移速度減慢。

        對溶質而言,當鋰鹽濃度增大時,電導率增大,但電解質粘度也相應增大;另外,鋰鹽中的陰離子半徑越大,晶格能越小,鋰鹽越容易離解,但粘度也相應增大。由于上述因素的相互作用,使得在特定的電解質中,電導率的極大值一般是鋰鹽濃度在1.1-1.2mol?I之間。因此可將一種介電常數大的溶劑與一種或幾種粘度低的溶劑混合,通過調整各組分的配比(體積比),以獲得聚合物鋰離子電池導電率較高的電解質。

        電導率的測量可以采用阻抗法。該方法是將待測的電解質膜置于兩個惰性電極(如不銹鋼電極)之間,使用以不銹鋼作為電極的旁路電池測量電導,由使用碳電極或鋰電極的單體電池來對電極界面現象進行研究。測定電池的阻抗特性曲線,即用電解質膜的電導率表示。


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