用于測量鋰電池固態聚合物電解質氧化穩定性的電化學方法

用于測量鋰電池固態聚合物電解質氧化穩定性的電化學方法

聚合物電解質推動了電池朝著更安全、更靈活、高能量的方向發展。含有聚苯乙烯、聚環氧乙烷（PEO）和雙三氟甲磺酰亞胺鋰（LiTFSI）的嵌段共聚物電解質與鋰金屬相容。然而，PEO基電解質與鋰金屬正極的相容性尚未得到最終證實。需要研究共用電流收集器中惰性工作電極的嵌段共聚物電解質的氧化穩定性。由于大多數電化學試驗已用于液體電解質的研究，所以研究這些聚合物電解質的化學性質是所要面臨的挑戰。為了定量評價聚合物電解質的氧化穩定性提出了一種電化學方法。該方法使用一組不同強度的電流和開路電壓進行線性掃描，并做出伏安圖。因此，該方法又被稱為可變反向線性掃描伏安法。該方法還產生了可以用Butler-Volmer模型分析的電流與超電勢數據。研究結果表明，嵌段共聚物電解質的電化學氧化是非常穩定的，其降解反應緩慢，且具有較大的熱活化能。

采用LiTFSI和多種工作電極材料對PEO聚合物進行電化學試驗。其中，電極材料既可用作鋰電池中的集電器，也可作為檢測聚合物電解質氧化降解的惰性電極。與含有碳酸亞乙酯和LiTFSI的液體電解液相比，使用LiTFSI的PEO基電解液中的鋁腐蝕被鈍化。然而，過度放電會導致聚合物電解質中Cu/Cu+元素的反應速度加快。因此，與液體電解質基電池一樣，固態聚合物電解質基電池也應避免過度放電，以防止銅腐蝕。研究還發現，金(Au)不是用于檢查鋰電池中陽極反應的理想惰性電極。

刊名：Chemical Engineering Science（英）

刊期：2016年第154期

作者：Daniel T.Hallinan Jr.et al

編譯：陳少帥