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聚合物电解质的基本性能要求及主要测试手段

时间:2019-08-07 13:56来源:海猎人

  聚合物电解质的基本性能要求及主要测试手段

  3.2.1聚合物电解质的基本性能要求

  聚合物电解质夹在电池正负极之间,起到防止电池短路和传导锂离子的双重作用。因此,聚合物电解质的性能对锂电池的性能有重要的影响,性能良好的聚合物电解质一般需要满足以下几点要求:

  (1) 离子电导率。聚合物电解质在室温下需要具有尽可能高的离子电导率,保证锂电池具有较理想的大倍率充放电能力,缩短充电时间。

  (2) 锂离子迁移数。代表电解质传输锂离子的能力,高的锂离子迁移数可以有效降低电池充放电过程中的欧姆极化,抑制锂枝晶形成,是决定锂电池充放电性能的重要因素之一。

  (3) 电子绝缘性。聚合物电解质需具有隔绝正负电极,防止电池短路的作用,因此聚合物电解质必须具有优异的电子绝缘性。

  (4) 与锂负极兼容性。锂金属负极是发展高能量密度金属锂电池的潜在选择,要求聚合物电解质与锂金属负极具有良好的界面稳定性,进而实现锂离子的均匀稳定沉积和溶出。

  (5) 机械性能。聚合物电解质必须具有良好的机械性能:高拉伸强度、高杨氏模量以及极佳的柔韧性。高的拉伸强度会有利于聚合物电解质的加工,高的杨氏模量会有效抑制充放电过程中锂枝晶穿透聚合物电解质,极佳的柔韧性可以将聚合物电解质拓展应用于柔性可穿带电池领域,同时,高的机械性能也是实现大规模卷对卷制备工艺的材料基础。

  (6) 热稳定性。包括化学热稳定性和尺寸热稳定性。化学热稳定性即材料在高温条件下保持稳定,不能发生分解或降解;尺寸热稳定性即聚合物电解质膜材料在高温储存时,尺寸收缩率要尽可能小(一般150℃条件下小于1%),高的尺寸热稳定性,会极大提升锂电池在高温运行或储存时的安全性。

  (7) 化学稳定性。聚合物电解质不能或尽可能少与电解液、正负极材料发生化学反应,包括电极偶合化学反应。

  (8) 电化学稳定性。即聚合物电解质在一定的充放电电压区间内不发生副反应,也不与正负极发生氧化还原反应。

  (9) 价格低廉,制备工艺简单,容易大面积成型制备,进而实现商业化推广。

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