锂离子电池与聚合物电池的电解质探讨方法

锂电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件。目前传统的锂离子电池使用的是有机液体电解质，尽管液体电解质能够提供较高的离子电导率以及良好的界面接触，但其不能安全地用于金属锂体系、锂离子迁移数低、易泄漏、易挥发、易燃、安全性差等问题阻碍了锂电池的进一步发展。而与液态电解质以及无机固态电解质相比，全固态聚合物电解质具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜、优异的界面接触等优势，同时也能很好地抑制锂枝晶的问题，目前受到了广泛的关注。

有机液体电解质是把锂盐电解质溶解于极性非质子有机溶剂得到的电解质，这类电解质的电化学稳定性好，凝固点低、沸点高，可以在较宽的温度范围内使用，但有机溶剂介电常数小、粘度大，溶解无机盐电解质的能力差，电导率不高(一般在10-2~10-3S/cm，比水溶液低1~2个数量级)，对痕量水特别敏感，含水量必须控制在20mg/kg以下。这类电解质在锂离子电池中的作用机制复杂，锂盐与溶剂的选择、电解质与电极材料的界面行为、添加剂的使用、电池组装工艺和电池的使用情况等均对电池性能有着复杂的影响。因此，合适电解液体系的选择和最优化一直是人们不断研究和探索的目标。

商品化锂离子电池的液体电解质中无一例外是LiPF6的碳酸脂溶液，这种电解质是将锂盐溶于两种或三种碳酸脂的混合济剂中，一种碳酸脂的介电常数高，有利于锂盐的离解，通常是EC；另外一种或两种碳酸醋的裁度低，通常是DMC、DEC、EMC等，有助于提高锂离子的迁移速率。但有机液体锂离子电池易渗漏，产品必须使用坚固的金属外壳，型号尺寸固定，缺乏灵活性；有机溶剂的易燃性造成其安全性差，对电池的保护措施必须十分完善。

19年Wight首次发现聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐配位具有离子导电性，1978年，Amand提出以此作为包含碱金属电极的可充电池电解质，从此掀起了聚合物电解质的研究热潮。固体聚合物电解质具有不可燃、与电极材料间的反应活性低、柔韧性好等优点，可以克服液态锂离子电池的上述缺点，允许电极材料放电过程中的体积变化，比液体电解质史耐冲击、振动和变形，易于加L成型，可以根据不同的需要把电池做成不同形状，近年来，成为锂离子电池的重要电解质材料之一在聚合物基体中引入液体增塑剂如PC、EC等，得到固液复合的凝胶电解质，这种由高分子化合物、锂盐和极性有机溶剂组成的三元电解质兼有固体电解质和液体电解质的性质，1997年，美国Bellcore公司将凝胶型高分子固体电解质用于锂离子电池，这种电解质可将正负极黏结在一起，电池使用铝塑复合膜包装即可减小电池漏液的可能性。