锂离子电池知识简介.ppt

聚合物电解质 微孔凝胶体系 微孔型聚合物电解质——将液体电解质引入到极性聚合物的微孔膜中形成的，膜中的孔隙吸收电解液后,依靠电解液中的离子在孔道中进行传输而成为离子导电膜。 特殊凝胶聚合物电解质体系：凝胶电解质，起到导电作用；惰性聚合物，维持机械强度。 特点： 1，相分离体系，其中存在溶液相 。 2.保持力学性能的前提下可进一步提高电导率 微孔聚合物电解质MPE 采用两相体系是提高凝胶型聚合物电解质强度的有效手段,提出了微孔凝胶聚合物电解质！其中一相是凝胶电解质，起到导电作用，另一相则是惰性聚合物，起到维持机械强度的作用. 与隔膜材料中仅依靠相分离的液体相实现离子传导不同,MPE中存在三相结构:吸附在微孔的电解质溶液、被电解质溶液溶胀的聚合物基体所形成的凝胶以及聚合物基体。三相结构不仅保证了较高的锂离子电导率、良好的机械性能，还提高了体系的保液能力，抑制了电解液的泄露。 微孔聚合物电解质制备中可以先制备出隔膜，再于注入电解液即可。（只有注入电解液时需要在无水条件下进行，其他条件相对纯凝胶体系更易控制） MPE微观结构示意图 关键：是研发一种与电解液，电极相容性好，电导率高，机械强度好的微孔聚合物膜！ 微孔聚合物膜参数要求 微孔聚合物膜的重要评价指标 (1)孔隙率。孔隙率越大，吸附的液体电解质溶液就越多，有利于提高离子导电率。 (2)微孔结构，微孔相互连通的程度越高，Li+离子的迁移速度越快。孔径在亚微米尺寸、海绵状具有联通通道的微孔结构被认为拥有最好的性能。 (3)吸附电解质溶液的能力，对电解质溶液的吸附能力强，电导率越高。 (4)聚合物基体分子链与Li+离子间相互作用的大小等。 伊廷锋， 等： 锂离子电池隔膜的研究和发展现状 . 电 池 V0 1 ． 3 5．No ． 6 聚合物微孔膜基体材料 但是单一的聚合物基体材料很难满足微孔膜在实际应用的要求，一般都需要改性或掺杂来达到较高的综合性能！ 线型、 梳状支化、 超支化类聚合物[1-2] 合成过程复杂 大部分条件 都较为苛刻及低温 或辐射嫁接等结合 专有功能的聚合物 抑制聚合的结晶并降 低玻璃化温度， 使聚合物盐电解质 大部分处于非晶 相区(即无定形 相区)，从而达到 提高离子电导率 的目的。[3-4] 简单易行 效果相对较显著 共 混 、共聚 聚合物引入无机的 纳米粒子，如分子筛， SiO2, TiO2, Al2O3， MgO等形成复合的 聚合物电解质以增强 其机械性能[5-8] 可以任意控制 无机粒子形貌、尺寸 掺杂无机粒子 微孔聚合物膜的基体材料改性 力求达到锂离子电导率和强度的完美组合 [1]M.M.Nasef,H.S.Structural. Mater. Chem.Phys.2006,99:361~369 [2]Markusson,H.,S.Beranger,P.Joha nsson,et al. Journal of Physical Chemistry A,2003.107(47):p.10177-10183. 3]Jo S I, Lee S I, Jeong Y B, Kim D W, et al. Electrochim. Acta, 2004, 50:327. [4]Zhang P, Zhang H P, Li G C, et al. Electrochem. Commun, 2008,10:1052. [5]Xi J Y, Qiu X P, Chen L QSolid State Ionics, 2006, 177:709–713. [6]Forsyth M, MacFarlane D R, Best A, et al. Solid State Ionics, 2002, 147:203–211. [7]Sannier L, Zalewska A, Wieczorek W, et al. Electrochimica. Acta, 2007, 52:5685 –5689. [8]Kumar B, Scanlon L, Marsh Richard, et al. Electrochimica. Acta, 2001, 46:1515–1521. 微孔聚合物膜的制备方法 相转化法 静电纺丝法 Bellcore法 聚烯烃隔膜 制备工艺 传统聚烯烃隔膜制备工艺 传统制备方法按工艺可分为有两种：湿法和干法（单双向拉伸致孔法） （a） （b） （c） （星源材质.锂电池隔膜制造商） 热致相分离法（湿法）（图a） 熔融拉伸法（干法）（图b） 在聚合物中添加结晶成核剂，形成特定的β晶型，然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α晶型转变，晶体体积收缩产生微孔。（图c） Bellcore法 B