聚合物锂离子电池电解质特性

聚合物锂离子电池电解质特性

聚合物锂离子电池作为一种高比能的可充电设备，得到了广泛的发展和研究。这些电池是由锂或碳负极(正极)制成的，它对应于高电位嵌入式正极(负极)，即聚合物电解质。聚合物电解质的使用使得开发一种更安全并且可以随意扭曲的电池成为可能。锂离子电池对聚合物电解质的重要要求是高离子电导率、稳定的电化学和热性能、柔性的机械性能和高的机械强度。表征电解质性能的重要参数有离子电导率、电化学稳定性窗口、锂离子迁移数等。

聚合物电池电解质的离子电导率可以通过新增聚合物带电粒子的数量和提高带电粒子的迁移速度来提高。例如，LiCIO、LiBF4、LiN(CFaSOz)2、LiSCN、LiC和COa等锂盐在具有高介电常数的聚合物中由于解离能小，通常具有更高的离子电导率。将复合碳电极和基于ams的胶体聚合物作为锂离子电池的电解质，具有良好的性能。

在不改变聚合物介电常数的情况下，提高带电粒子的迁移速度也可以提高聚合物的离子电导率。锂盐在电解液中游离成自由离子越多，离子迁移速度越快，电导率越高，溶剂的介电常数越大，锂离子与阴离子之间的静电相互用途越小，自由离子的数量越多。而介电常数较大的溶剂粘度较大，会减慢离子的迁移。

关于溶质，当锂离子浓度新增时，电导率新增，但电解质粘度也相应新增。此外，锂离子半径越大，晶格能越小，锂离子的解离越容易，但锂离子的粘度也随之增大。由于上述因素的相互用途，特定电解质的最大电导率一般为1.1~1.2mol•I之间的锂离子浓度。因此，大介电常数的溶剂可以与一种或几种低粘度的溶剂混合，通过调节组分的比例(体积比)可以得到高电导率的电解质。

电导率可用阻抗法测量。在这种方法中,被测电解质膜放置在两个惰性电极(如不锈钢焊条)、电导测量是通过使用一个旁路与不锈钢电极的电极,电池和电极界面现象研究通过使用单个锂离子电池用碳电极或电极。电池的阻抗特性曲线由电解质膜的电导率来测量。