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要提高聚合物锂电池电解质的离子电导率

发布时间:2022/6/8来源:万博手机版max网页版
要提高聚合物锂电池电解质的离子电导率

聚合物锂电池如今作为一种可充电、高比能量的装置已得到广泛的开发与研究。这些电池是由锂或碳负极(阳极),与此相对应的高电位嵌入式正极(阴极),一种聚合物电解质构成的。由于聚合物电解质的应用,使开发一种具有更高安全性并且可以随意扭曲变形的电池成为可能。锂离子电池对聚合物电解质的性能主要要求是离子电导率高、电化学性能和热性能稳定、机械性能柔韧、机械强度高等。表征电解质性能的主要参数有离子电导率、电化学稳定窗口、锂离子迁移数等。

        要提高聚合物电池电解质的离子电导率,可以通过提高聚合物的带电粒子数和带电粒子的迁移速度来实现。如锂盐LiCIO,LiBF4,LiN(CFaSOz)2,LiSCN,LiC凡COa等,由于离解能小,在介电常数高的聚合物中一般都具有较高的离子电导率。在锂离子电池中使用复合碳电极,同时以AMS基胶体聚合物作为电解质,表现出优良的性能。

        在聚合物的介电常数不变的情况下,增加带电粒子迁移速度也可以提高聚合物的离子电导率。锂盐在电解质中离解成自由离子的数目越多,离子迁移越快,电导率越高,溶剂的介电常数越大,锂离子和阴离子之间的静电作用越小,自由离子数目也越多。但介电常数大的溶剂,粘度也大,反而会使离子迁移速度减慢。

        对溶质而言,当锂盐浓度增大时,电导率增大,但电解质粘度也相应增大;另外,锂盐中的阴离子半径越大,晶格能越小,锂盐越容易离解,但粘度也相应增大。由于上述因素的相互作用,使得在特定的电解质中,电导率的极大值一般是锂盐浓度在1.1-1.2mol•I之间。因此可将一种介电常数大的溶剂与一种或几种粘度低的溶剂混合,通过调整各组分的配比(体积比),以获得聚合物锂离子电池导电率较高的电解质。

        电导率的测量可以采用阻抗法。该方法是将待测的电解质膜置于两个惰性电极(如不锈钢电极)之间,使用以不锈钢作为电极的旁路电池测量电导,由使用碳电极或锂电极的单体电池来对电极界面现象进行研究。测定电池的阻抗特性曲线,即用电解质膜的电导率表示。


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