改善電池固態聚合物電解質性能的研究

改善電池固態聚合物電解質性能的研究

對基于塑化聚乙二醇-甲基丙烯酸酯的固態聚合物電解質的性能進行了研究，旨在推動利用碳纖維作為電極的結構電池開發。研究了交聯密度、鋰鹽濃度和增塑劑量對于改善固態電解質的影響，其中添加增塑劑會提高固態電解質的整體性能。與沒有添加增塑劑相比，該電解質可以獲得更高的離子電導率和力學性能。該電解質在工作環境溫度下，其離子電導率可以達到3.3×10-5S/cm，相應的儲能模量可以達到20MPa。

研究了幾種不同交聯密度的增塑PEG-甲基丙烯酸酯聚合物對電解質性能的影響。可根據具體需要通過改變交聯密度和增塑劑的量，調整該電解質的力學性能和離子傳導性能。而與沒有增塑劑的電解質進行比較，當相應的儲能模量具有相同的數量級時，其需要達到了10倍以上的離子電導率。對于儲能模量較低的樣品（〈40MPa），增加增塑劑使電解質電導率的增加更為顯著，對儲能模量較高的樣品（〉200MPa）也有影響。

此外，增塑劑中的鋰鹽濃度對固態聚合物電解質的性能也有影響。隨著鋰鹽含量的增加，該電解質內的離子相互作用也隨之增加，但是當材料經受恒定的應變振幅時，也會導致機械損失增多。增塑劑的組成對其性能也有一定的影響。用3種不同的增塑劑研究增塑劑組成電解質的影響。含有EC（碳酸乙烯酯）的樣品比僅含有DMMP（甲基磷酸二甲酯）或NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶劑的樣品更耐熱。當EC添加到增塑劑中時，使得聚合物增塑劑的相互作用增加，從而降低了聚合物鏈的遷移率。此外，電解質離子電導率的增加不僅與聚合物中鏈的移動性有關，而且與聚合物和增塑劑中鋰鹽的相互作用有關。

刊名：Journal of Applied Polymer Science（英）

刊期：2017年第134期

作者：Ihrner Niklas et al

編譯：陳少帥