PEO-LiClO_4-ZSM-5复合聚合物电解质——ZSM-5对锂离子选择通过的影响

通过溶液浇铸法制得了一系列以不同分子筛和蒙脱土为填料的 PEO基复合聚合物电解质 ,利用交流阻抗 -稳态电流方法研究了填料对复合聚合物电解质锂离子迁移数 (TL i+ )的影响 .实验结果表明 ,所有填料都有利于同时提高复合聚合物电解质的 TL i+ 和离子电导率 ,但以 Li-ZSM-5为填料时 TL i+ 最高 ,这是因为ZSM-5的特殊二维孔道结构有利于阳离子 Li+的进入 ,而排斥阴离子 Cl O- 4的通过 .较高的 TL i+ 和室温离子电导率说明 PEO-Li Cl O4 -ZSM-5有可能作为全固态锂离子聚合物电池的电解质材料 .

聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用

锂盐是获得安全性能良好的锂离子二次电池的重要因素。聚合物锂盐具有高电导率、宽电化学窗口、良好热稳定性和电化学稳定性,以及在全固态锂离子电池中的应用引起了国内外研究者的关注。文中分析了聚合物锂盐的结构与电池性能之间的关系,包括结构对材料的热稳定性、力学性能、锂离子迁移数、离子电导率和电化学窗口等的影响。总结了聚合物锂盐的合成方法,综述了均聚物型、共聚物型和离子液体型等具有代表性的聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用研究进展,并对未来新型锂盐的研究方法及发展方向进行了展望。

锂离子电池单离子导体聚合物电解质研究进展

锂离子电池在3C电子产品和动力汽车电池行业广泛应用,在航天电源领域也展现出一定的前景。单离子导体是基本仅由参与电化学反应的锂离子迁移的电解质体系,解决传统锂离子电池液态电解质存在的副反应和阴离子的浓差极化等问题,改善电池的库伦效率和循环寿命。研究者们发展了多种类型的单离子导体电解质。本文总结了近5年来不同阴离子类型的单离子导体聚合物电解质合成策略以及分子动力学模拟计算的最新进展。

一种新型锂盐LiBOB在固态聚合物电解质中的应用

选用LiBOB作为掺杂盐,聚氧化乙烯(PEO)为主体,采用溶液浇铸法制备出不同组成的聚合物电解质膜,运用差热分析、电化学阻抗谱和计时电流进行测试.结果表明:LiBOB.(PEO)n聚合物电解质具有较好的导电性能,锂盐的浓度对体系的结晶度和导电性能有很大的影响.随着锂盐LiBOB浓度的增加,电导率呈现先上升后下降的趋势.当n(O)∶n(Li)=16∶1时,LiBOB.(PEO)n聚合物电解质室温下的电导率达到最高,为5.8μS/cm,锂离子迁移数为0.39.

锂盐LiBOB的性能研究

运用电化学阻抗谱和稳态直流极化法研究了LiBOB.(PEO)n聚合物电解质膜的性能;用恒电流充放电测试研究了以LiBOB作锂盐的电池的循环性能.结果表明,LiBOB具有好的导电性能,O与Li的摩尔比为16∶1时,LiBOB.(PEO)n膜室温下的电导率最高为5.8×10-6S/cm,锂离子迁移数t+=0.39;LiBOB的大电流充放电性能有待改进.

含烷氧磺酸锂盐及对称星形醚的聚环氧乙烷基聚合物电解质的制备及电化学性能

合成了低聚度烷氧磺酸锂盐(LiSA(EO)n)和对称星形醚(STEO)增塑剂,并制备了聚环氧乙烷(PEO)基聚合物电解质。研究了PEO16+LiSA(EO)n体系的锂离子迁移数和电导率与锂盐结构的关系,实验结果表明,LiSA(EO)n代替LiClO4作为锂盐时,其电导率得到提高,而且聚合物电解质的锂离子迁移数随着烷氧磺酸锂盐阴离子体积的增大而增加,并且其中PEO16+LiSA(EO)2体系的锂离子迁移数达到0.35。STEO可明显地提高PEO16-LiSAEO-STEO体系的电导率,PEO16-LiSAEO-20%STEO室温电导率可达到0.5×10-4S/cm。通过DSC实验结果表明,STEO的加入,可有效降低聚合物电解质体系的熔融温度和结晶度,PEO16-LiSAEO-20%STEO电化学稳定窗口在4.4V以上,可满足锂电池的应用要求。

EVOH磺酸锂无纺布薄膜的制备及性能研究

以聚乙烯-乙烯醇(EVOH)和1,3-丙烷磺酸内酯为原料,叔丁醇钠为催化剂,合成EVOH-SO3Na,通过离子交换得到EVOH-SO3Li,采用高压静电纺丝技术制备EVOH-SO3Li无纺布膜。确定了纺丝工艺参数,研究了无纺布的离子电导率、电化学稳定窗口和锂离子迁移数等电学性能。结果表明,在纺丝液浓度为18%,纺丝电压17.5 V,板间距10 cm和喷丝速率2 mL/h,制得的EVOH-SO3Li无纺布薄膜电学性能最好,锂离子迁移数达到t(Li+)为0.818。

锂金属电池用三维半互穿网络聚合物电解质的制备

锂金属电池作为下一代高比能量电池技术受到人们越来越广泛的关注。然而由锂枝晶生长引发的安全问题是锂金属电池商业化面临的最大挑战之一。具有高锂离子迁移数和离子电导率的聚合物电解质是抑制锂枝晶生长的重要策略之一。本文将季戊四醇四丙烯酸酯和自由基引发剂AIBN添加至商业化电解液中,采用具有单离子传导功能的多孔聚合物电解质为锂金属电池的电解质隔膜,通过在电池内部发生热诱导原位聚合制备三维半互穿网络单离子传导聚合物电解质,达到提高电解质隔膜离子电导率和机械拉伸性能,以及有效抑制锂枝晶生长的目的。通过该策略的实施,成功获得了室温离子电导率0.53 mS·cm^(-1)和锂离子迁移数0.65的良好结果。应用于锂金属电池,证明该电解质能够有效抑制锂枝晶的生长和倍率性能的提高,为锂金属电池的开发提供了良好的解决路径。

聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯磺酸锂/锂盐复合固态电解质的制备及其性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)、氯磺酸和氢氧化锂等为原料制备了聚偏氟乙烯磺酸锂(SPVDFLi),将SPVDFLi与PVDF复合制得单离子聚合物电解质(SIPE)。为进一步提高SIPE的电导率,向其添加双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)制备双盐型聚合物复合电解质(SPVDFLi/LiTFSI-y),通过调控LiTFSI与聚合物的比例探究了双盐型聚合物电解质的电化学性能。结果表明:LiTFSI的添加有效提高了聚合物复合电解质的电导率。含40%LiTFSI的SPVDFLi/LiTFSI-40聚合物复合电解质室温电导率可达到1.41×10^(-4)S/cm,锂离子迁移数为0.68,稳定电压可以达到4.84 V。组装的LiFePO4/SPE/Li电池,0.2 C倍率下循环50圈后容量保持率为99.1%。该聚合物复合电解质有望用于制备高性能锂离子电池。

浙大朱宝库团队在高电导锂电池隔膜研究领域取得突破

据高分子科学前沿微信公众平台2018年7月27日讯隔膜作为锂电池的重要部件之一,在提供锂离子离子传输通道的同时还对保障电池安全性起着关键作用.聚烯烃材质的微孔薄膜是当前隔膜的主导品种,但是因聚烯烃隔膜的电导率和锂离子迁移数低,已经成为制约高功率密度电池的重要瓶颈之一.

单锂离子导电聚合物固态电解质的研究进展

单锂离子导电聚合物(SLCP)固态电解质作为一种由锂离子迁移为主进行导电的固态电解质,可以解决传统聚合物固态电解质所存在的浓差极化、枝晶生成等问题,有望作为未来固态锂电池电解质极具潜力的选择方案.本文综述了近年来开发的一系列SLCP固态电解质的制备方案,重点阐述了SLCP阴离子基团的选择和设计方案,并总结了当前SLCP固态电解质在应用中存在的问题,对其未来发展进行了展望.

锂单离子导电固态聚合物电解质

锂单离子导电固态聚合物电解质是一类锂离子迁移数接近1的锂离子导体,可以有效避免阴离子移动产生浓差极化,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来固态聚合物电解质的研究热点。本文综述了锂单离子导电固态聚合物电解质的研究进展,重点关注了电导率和锂离子迁移数较高的体系,并简要评述了锂单离子导电固态聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。

PEO基纳米复合聚合物电解质电化学性质的研究

以PEO8 LiClO4作母体,纳米SiO2为填料,制成PEO8 LiClO4 SiO2(x%)系列复合聚合物电解质,测定这该电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定窗口,并对其晶态结构作差热分析表征.结果表明,纳米SiO2的引入,显著提高了电解质的电导率,在22℃时达到4.3×10-5S·cm-1.此外,还探讨了填料对复合聚合物电解质电导率提高的影响机理.

PMMA-[BMIM]PF_6-非质子溶剂复合型凝胶电解质的制备和性能

采用烯类单体MMA在离子液体[BMIM]PF6和PC、DMC等形成的混合溶液中聚合,合成一系列PMMA-[BMIM]PF6-非质子溶剂复合型凝胶电解质,并对其性能进行了研究。结果表明,当m([BMIM]PF6)∶m(PC)=45∶55时,凝胶电解质PMMA-PC-[BMIM]PF6的室温电导率值为3.44×10-3S/cm,当m([BMIM]PF6)∶m(DMC-PC)=35∶65时,PMMA-LiPF6-(PC-DMC)-[BMIM]PF6的室温电导率值为10.05×10-3S/cm,并随温度升高而增加,变化规律符合VTF方程。凝胶电解质热分解温度都在250℃以上,在80℃时热失重小于0.97%。锂离子的迁移数约为0.3。电化学窗口高达5.1V。

基于离子选择性迁移策略的动力/储能电池隔膜的研究进展

随着锂离子电池等新能源电池在动力/储能领域的不断发展,传统商业聚烯烃隔膜由于润湿性与离子选择性差、孔隙率低等缺点已不能满足高性能锂电池的发展需要。近年来学者针对提升隔膜离子导电性能方面做了大量研究,然而锂电池充放电过程中通常只有阳离子传输参与氧化还原反应,二元电解质中锂离子通常被溶剂分子包围形成较大的溶剂鞘导致阴离子的移动能力反而强于锂离子,电池内部低的阳离子传输效率导致电池出现浓差极化、锂枝晶等问题,限制电池在高倍率下的应用,因此设计抑制阴离子穿梭促进阳离子快速迁移的新型电池隔膜在提升电池综合性能方面具有优异的发展前景。本文从近期的研究热点出发,主要从基团功能化设计、路易斯酸的俘获效应、空间筛分等策略详细介绍基于提升阳离子迁移能力的新型隔膜在电池领域的发展,最后总结指出电池隔膜领域存在的挑战和未来的发展方向。

仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质实现快速锂离子输运

电解液的固有缺陷以及锂枝晶问题严重限制了当前商业化锂离子电池的发展.为了解决上述问题,本文通过控制加入纳米填料的形状,获得了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质(BBLN).与传统复合聚合物固态电解质不同,我们通过添加球状核壳UIO-66@67纳米填料制备了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质.球状UIO-66@67纳米颗粒能够有效减小聚合物基质在固化过程中的形变,从而促进形成独特的仿生脑状纳米结构.此外,球状纳米颗粒能够有效降低聚合物电解质的结晶度,提高其链段运动能力,形成连续的锂离子传输路径.基于此,仿生脑状固态聚合物电解质具有高离子电导率(9.2×10^(−4)S cm^(−1)),高锂离子迁移数(0.74)和良好的锂金属兼容性(>6500 h).本研究中提出的仿生脑状纳米结构的设计理念是一种有效增强固态电池中聚合物基电解质的离子输运的新策略.

有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

本文以聚环氧乙烯(PEO)为基体,添加无机固态电解质颗粒(LA),通过超声分散法制备出电化学性能优异且具有自支撑柔性的有机无机复合固态电解质膜,并组装扣式电池测试电性能,包括离子电导率、电化学窗口、锂离子迁移数及界面阻抗,得出LA对电解质膜电性能的影响。

一种基于Al_(2)O_(3)纳米纤维骨架的锂硫电池用凝胶聚合物电解质

锂硫电池作为一种极具前景的二次电池系统受到了广泛关注.然而,传统液态电解质中多硫化锂的穿梭效应阻碍了其发展.在本工作中,我们制备了用于锂硫电池的功能性凝胶电解质.该电解质由聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和连续γ-Al_(2)O_(3)三维骨架组成.PVDF-HFP提供锂离子传输路径,使电解质具有良好的柔性;γ-Al_(2)O_(3)为路易斯酸,可通过与多硫化锂之间的路易斯酸碱相互作用抑制穿梭效应.而且,γ-Al_(2)O_(3)与路易斯碱TFSI-有相互作用,可促进锂盐解离,提高锂离子迁移数.此外,部分γ-Al_(2)O_(3)可以与LiF反应形成锂离子导体LiAlO_(2)和Li3AlF6来提高离子电导率.使用该凝胶电解质的锂硫电池在正极容量保持和负极形貌方面展现出良好的稳定性.该项研究为制备高能量锂硫电池的多功能凝胶电解质提供了一种有前景的策略.

全氟(2-丙氧基)丙酸聚乙二酯/LiTFSI电解质的制备及其性能

以六氟环氧丙烷二聚体与聚乙二醇(PEG)为原料,三乙胺或碳酸钾为缚酸剂,制备了全氟(2-丙氧基)丙酸聚乙二酯(HFPO-PEG),与双三氟甲烷磺酸亚胺锂(LiTFSI)组合成锂离子电解质HFPO-PEG/LiTFSI。采用傅里叶变换红外光谱表征了电解质的结构,采用Zahner Zennium E型电化学工作站测试了电解质的阻抗、电化学稳定性窗口和计时电流。结果表明:以碳酸钾为缚酸剂,可以获得高产率的HFPO-PEG;HFPO-PEG/LiTFSI[锂盐含量为15%(w)]较PEG/LiTFSI具有更高的电化学稳定性窗口,达到3.5~3.7 V[vs.Li/Li^(+)(表示金属Li氧化成Li^(+))];当PEG链段为聚乙二醇单甲醚(mPEG),相对分子质量为200时,HFPO-mPEG200/LiTFSI的锂离子迁移数为0.75。