锂离子电池聚合物电解质的制备及研究
摘要：随着世界经济的发展，人民生活水平的提高，能源供给与能源需求的矛盾日益尖锐。离子电池具有能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等特点，被广泛应用于手机、数码相机等便携式电子设备中。但是，锂离子电池的安全性和可靠性有待提高。为了大幅提高锂离子电池的安全性和可靠性，迫切需要新的电解质体系。 而固体电解质具有安全性好；形状灵活可变，易于规模化；无环境问题，设计灵活，比能量大等优点因而受到了广泛的关注。但固体聚合物电解质自身亦存在问题。因此选择了多种方法进行改性。方法一、通过形成共聚物、改性掺杂盐、改性增塑剂、改性无机填料来提高PEO聚合物电解质的导电率和其他化学性能。第二种方法是寻找PEO的替代品。最后制成电池进行性能测试，测试主要包括：1.充放电性能测试；2.离子电导率的测定；3.电化学稳定性能测试；4.锂离子迁移数的测定；5.循环伏安测试；6.交流阻抗测试。
关键词：锂离子电池； 聚合物电解质； 聚甲基乙撑碳酸酯；电化学性能
一、文献综述
进入二十一世纪，随着世界经济的发展，人民生活水平的提高，能源供给与能源需求的矛盾日益尖锐。为了应对日益严重的能源危机和更严格的环境保护要求，发展新型绿色能源，而二次电池作为一种可以便捷存储能量并且可以高效无污染地转化为电能因而受到了极大的关注。其中，锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等特点，被广泛应用于手机、数码相机等便携式电子设备中。
根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery，简称为PLB)。
液态锂离子电池具有：锂电池电压平台高；相对电池而言锂电池能量密度高；重量轻；使用寿命较长；具备高功率承受力；自放电率低，无记忆效应的优点。但是，液态锂离子电池的安全性和可靠性有待提高。当电池被滥用、内部短路或过热时，很容易将有机液体引燃，导致电池起火爆炸。为了大幅提高锂离子电池的安全性和可靠性，迫切需要新的电解质体系。 而固体电解质具有1.抑制锂枝晶的生长；2.缓冲充放电过程中电极体积变化；3.减少液态电解质的反应性；4.安全性好；5.形状灵活可变，易于规模化；6.无环境问题，设计灵活，比能量大等突出的特点而受到了广泛的关注。因此，研究和制备新型高安全性且高性能的聚合物电解质成为必须。
聚合物电解质一般是由聚合物基体掺入锂盐构成，锂盐在聚合物中发生解离产生离子对，离子对进一步电离形成锂离子和阴离子。在充放电过程中，锂离子与阴离子向相反方向移动。由于锂离子电荷密度大，迁移慢，而对应阴离子迁移快，这样就会产生一个问题：锂离子迁移数过低。同时，这种迁移速率差异会导致电解盐出现浓度梯度，形成浓度极化差， 削减电池冲放电稳定性，降低电池的能量效率和使用寿命。
目前报道的可以解决以上问题的方法：设想通过选择各种不同的聚合物已提高聚合物电解质的安全性能和电池性能。
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