鋰離子電池用微孔型聚合物電解質的研究.pdf

1、聚合物電解質是鋰電池的重要組成部分，其電導率等特性是決定電池工作性能的重要因素。以偏氟乙烯均聚物或共聚物為基體的聚合物電解質體系具有優(yōu)良的綜合性能，得到眾多研究者的關注。為了提高聚偏氟乙烯基電解質P(VDF-HFP)的性能，本文通過添加PMMA和無機納米CaCO3對其進行改性。 論文首先研究了采用不同溶劑(丙酮和DMF)對制備的P(VDF-HFP)基聚合物電解質膜性能的影響，兩種電解質相比以DMF為溶劑制備的聚合物電解質膜的表面

2、具有更大的孔洞，大的孔洞可以吸收更多的液體電解液，從而提高離子電導率。然后以不同組分的P(VDF-HFP)-PMMA為聚合物基體，DMF為溶劑，通過浸泡法將此共聚物覆蓋在PP/PE/PP復合膜上，采用直接揮發(fā)的方法制備了聚烯烴膜支撐的聚合物微孔電解質膜。由于PP/PE/PP復合膜增加了包覆膜的機械性能和安全性能，而電解質膜的微孔可以吸收并固定大量的電解液，因而能有效解決聚合物電解質目前存在的電導率和機械強度等問題。研究了PMMA的含量對

3、制得的聚合物電解質性能的影響。實驗得出，P(VDF-HFP):PMMA=1:1時制得的聚合物電解質膜的非晶度最高，所以在室溫下對液體電解液1mol/L LiPF6的EC/DMC/EMC(體積比為1:1:1)具有最高的電解液吸附率(306％)和離子電導率(4.08mS/cm)，電化學穩(wěn)定窗口高達5.2V。以其為電解質組裝的聚合物鋰離子電池有很好的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性能。 首次研究了加入納米級的CaCO3無機填料制備的復合微孔聚合物電解

4、質(CMPE)的性能，CaCO3的加入不影響聚合物膜形成多孔的結構，且XRD測試結果表明無機納米粒子的添加不影響聚合物的晶體結構，聚合物電解質仍然保持非晶態(tài)。該復合聚合物電解質的電導率達到3.44mS/cm，電化學穩(wěn)定窗口為4.8V。電池Li/CMPE/Li和Li/CMPE/C的測試結果表明聚合物電解質與鋰負極和石墨負極都有很好的相容性。通過測試Li/CMPE/Li電池CV掃描前后的EIS，發(fā)現(xiàn)CV掃描可使鋰電極表面交替發(fā)生鋰的電化學沉

5、積和溶解反應，使鋰電極表面得到活化，從而導致電池沉積/溶解峰電流的增大和鋰電極界面阻抗減小。 最后研究了以復合微孔聚合物電解質CMPE(SiO2)和CMPE(CaCO3)為隔膜，LiCoO2、LiFePO4和LiMn2O4為正極材料，鋰片為負極材料制備的聚合物鋰離子電池的性能。結果表明：兩種電解質制備的同一種聚合物鋰離子電池的首次充放電性能相差不大；CMPE(CaCO3)制備的聚合物鋰離子電池的倍率放電和循環(huán)性能要優(yōu)越于CMPE