鋰離子電池用微孔型聚合物電解質(zhì)的研究.pdf

1、聚合物電解質(zhì)是鋰電池的重要組成部分，其電導(dǎo)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(zhì)體系具有優(yōu)良的綜合性能，得到眾多研究者的關(guān)注。為了提高聚偏氟乙烯基電解質(zhì)P(VDF-HFP)的性能，本文通過添加PMMA和無機(jī)納米CaCO3對其進(jìn)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(zhì)膜性能的影響，兩種電解質(zhì)相比以DMF為溶劑制備的聚合物電解質(zhì)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(dǎo)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(fù)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(zhì)膜。由于PP/PE/PP復(fù)合膜增加了包覆膜的機(jī)械性能和安全性能，而電解質(zhì)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(zhì)目前存在的電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度等問題。研究了PMMA的含量對

3、制得的聚合物電解質(zhì)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(zhì)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(dǎo)率(4.08mS/cm)，電化學(xué)穩(wěn)定窗口高達(dá)5.2V。以其為電解質(zhì)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(jī)填料制備的復(fù)合微孔聚合物電解

4、質(zhì)(CMPE)的性能，CaCO3的加入不影響聚合物膜形成多孔的結(jié)構(gòu)，且XRD測試結(jié)果表明無機(jī)納米粒子的添加不影響聚合物的晶體結(jié)構(gòu)，聚合物電解質(zhì)仍然保持非晶態(tài)。該復(fù)合聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率達(dá)到3.44mS/cm，電化學(xué)穩(wěn)定窗口為4.8V。電池Li/CMPE/Li和Li/CMPE/C的測試結(jié)果表明聚合物電解質(zhì)與鋰負(fù)極和石墨負(fù)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(xué)沉

5、積和溶解反應(yīng)，使鋰電極表面得到活化，從而導(dǎo)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(fù)合微孔聚合物電解質(zhì)CMPE(SiO2)和CMPE(CaCO3)為隔膜，LiCoO2、LiFePO4和LiMn2O4為正極材料，鋰片為負(fù)極材料制備的聚合物鋰離子電池的性能。結(jié)果表明：兩種電解質(zhì)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