聚合物固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)原理及研究進(jìn)展

聚合物固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)原理及研究進(jìn)展主講人：主講人：悉尼科技大學(xué)周棟博士研究領(lǐng)域高安全性聚合物電解質(zhì):ACS高安全性聚合物電解質(zhì):ACSEnergyLett.,2020,NanoEnergy,2017,33,45.Electrochim.Acta,2013,89,334.聚合物電解質(zhì)在堿金屬電池中的應(yīng)用：ACSCentralSci.,2019,5,365.Adv.Funct.Mater.,2018,NanoEnergy,2016,22,278.高能量密度電極材料：NanoLett.,2020,10.1021/acs.nanolett.0c00789.ACSAppl.Mater.Inter.,2聚合物電解質(zhì)在高電壓堿金屬電池中的應(yīng)用：提綱背景和基本概念1背景和基本概念122分類介紹應(yīng)用介紹43應(yīng)用介紹43致謝固態(tài)電解質(zhì)：鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)鋰電池電解質(zhì)高離子電導(dǎo)率化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性良好的電極/電解質(zhì)界面接觸足夠的機(jī)械強(qiáng)度高安全性注意：離子電導(dǎo)率，電子電導(dǎo)率？！Angew.Chem.Int.Ed.Chem.Mater.2010,22(3):587-603.電化學(xué)窗口是指電解質(zhì)能夠穩(wěn)定存在的電壓范圍，是選擇鋰離子電池電解質(zhì)的重要參數(shù)之一。電化學(xué)穩(wěn)定窗口可以由循環(huán)伏安(CV)方法測(cè)定。在較寬的電位掃描范圍內(nèi)，沒有明顯的電流，意味著電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性實(shí)際測(cè)試結(jié)果偏高原因：1.電解質(zhì)含水量的提升強(qiáng)烈降低其抗氧化性：2.儀器精度低、掃描速度偏快；3.需要考慮正極過渡金屬催化性。電解質(zhì)分類&特性鋰電池聚合物電解質(zhì)凝膠聚合物全固態(tài)聚合物電解質(zhì)陶瓷電解質(zhì)玻璃電解質(zhì)傳統(tǒng)有機(jī)鋰電池聚合物電解質(zhì)凝膠聚合物全固態(tài)聚合物電解質(zhì)陶瓷電解質(zhì)玻璃電解質(zhì)傳統(tǒng)有機(jī)離子液體等水系電解液無機(jī)固態(tài)室溫離子電導(dǎo)率10-8~10-7Scm-1離子傳導(dǎo)主要發(fā)生在無定型區(qū)改性方法：優(yōu)化鋰鹽結(jié)構(gòu)/用量，共混，共聚，接枝，引入無機(jī)粒子等制備方法：澆鑄成膜法熱壓成膜法凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物基體和電解液增塑劑構(gòu)成物理方法：利用分子間存在相互作用力而形成交聯(lián)分類：Bellcore法、倒相法、澆鑄法、延流法絲網(wǎng)、印刷法、電紡絲法等特點(diǎn)：當(dāng)溫度升高或長(zhǎng)時(shí)間放置后易發(fā)生溶脹、溶解，導(dǎo)致增塑劑析出，性能惡化化學(xué)方法：通常是指原位聚合工藝，通過化學(xué)鍵的形成而產(chǎn)生的交聯(lián)分類：熱引發(fā)原位聚合工藝，非熱引發(fā)原位聚合工藝（輻射引發(fā)工藝，電化學(xué)引發(fā)工藝等）特點(diǎn)：使凝膠電解質(zhì)的制備與電池組裝同時(shí)完成，有效地降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，熱穩(wěn)定性好，電池成品質(zhì)量穩(wěn)定聚合物電解質(zhì)的新型制備技術(shù)：原位聚合聚合物電解質(zhì)的新型制備技術(shù)：原位聚合界面穩(wěn)定，界面穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高NanoEnergy,2016,22,278;EnergyEnviron.Sci.2012,5,快離子導(dǎo)體（無機(jī)電解質(zhì)）:快離子導(dǎo)體（無機(jī)電解質(zhì)）:非離子導(dǎo)體填料：加入的無機(jī)填料不但可降低高分子鏈有序度，抑制聚合物結(jié)晶從而提高全固態(tài)聚合物電解 質(zhì)的離子電導(dǎo)率；還可以提升電解質(zhì)的機(jī)械 強(qiáng)度、強(qiáng)化熱穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性與電極/ 聚合物電解質(zhì)界面穩(wěn)定性（吸附電解質(zhì)中痕 無機(jī)填料對(duì)全固態(tài)聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率的提升作用與其種類（常用氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等氧化物、沸石、鋰離子導(dǎo)電陶瓷及鈦添加量通常<10wt%ACSEnergyLett.,2020,10.1021/acs.nanolett.0c00789.低電位(-3.04VversusSHE).解決機(jī)理：ProfessorMichelArmand,CICEProfessorTeofiloRojo,DrDevarajShanmuk