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什么是马来酸酐基凝胶聚合物电解质?

时间:2019-05-17 21:11来源:海猎人
马来酸酐基凝胶聚合物电解质
马来酸酐基高分子作为凝胶聚合物电解质的基体材料,由于其电化学稳定窗口较宽(5V),可以搭配高电压的正极材料,因此可以显著提升锂电池的质量能量密
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图3.37聚(氰基丙烯酸乙酯)电解质的制备示意图(a)及在55℃的高温下
LiMn2CV石墨全电池的电池性能图(b) [1771
度,是一种极具潜力的聚合物电解质材料。马来酸酐基高分子主要包括聚甲基丙 稀酸甲酯-马来酸酐共聚物和聚偏氟乙烯-马来酸酐等。
为了解决聚甲基丙烯酸甲酯凝胶聚合物电解质机械强度低、结构稳定性差的 问题,西北工业大学的马晓燕教授设计并制备出一种甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐凝 胶聚合物电解质[18<)]。实验方法为:以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙稀酸甲酯(MMA)、马来酸酐(MAH)为单体,其中MMA与MAH的物质的量 比为1 : 1,合成了 P(MMA-co-MAH讲聚物。以上述共聚物为基体,碳酸丁烯酯 (BC)为增塑剂,高氯酸锂(LiC104)为锂盐,制备了凝胶聚合物电解质(GPE), 其室温离子电导率为3X10-5S/Cm。
传统的聚偏氟乙烯高分子,由于结晶度高,会阻碍锂离子的迁移速度,这严重 制约了其在高倍率和高能量密度锂电池中的应用。为解决这一棘手问题,华南师范大学的李伟善教授等[181]通过在聚偏氟乙烯链中引入马来酸酐,并添加纳米三氧化二铝,制备出一种复合凝胶聚合物电解质。研究发现,当添加10%的三氧化二铝时, 凝胶聚合物电解质与正负极的兼容性最好,室温离子电导率为3.84X10-3S/cm。组 装的钴酸锂/石墨全电池在3〜4.2V充放电区间内,0.5C循环100圈后,容量保持 率为97.2%。
为满足4.45V的LiCoO2/Li金属电池对电解质的需要,青岛储能产业技术研 究院制备出高性能的聚乙烯基甲醚马来酸酐基聚合物电解质,组装的4.45V的 LiCoO2/Li金属电池在55 C的条件下运行,500圈后谷量保持率为85%,显不出 极佳的长循环稳定性。并且该聚合物电解质还可以实现对锂负极的有效保护,是一种多功能的聚合物电解质[182]
综合以上多种凝胶聚合物电解质,不难看出:相较于固态聚合物电解质,凝 胶聚合物电解质在离子电导率方面有较为明显的优势,但是其在安全性、电解质

的稳定性和机械强度等方面还需进一步提高。因此,笔者认为,凝胶聚合物电解质发展的关键在于通过聚合物共聚、共混、添加无机填料等方式改善现有的凝胶 聚合物电解质体系,发挥电解质体系中材料的各自优势,使电解质在保证优异的 离子电导率的前提下提高凝胶电解质的机械强度、电化学稳定窗口等多项指标。另外,仍急需开发新型凝胶聚合物电解质基体材料。



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