聚合物鋰電池電解質(zhì)有哪些?

聚合物鋰電池在電池市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位，但是你知道嗎？聚合物鋰電池電解質(zhì)是有液體和固態(tài)之分的，下面就來(lái)了解一下吧。

（一）聚合物鋰電池的液態(tài)電解質(zhì)

電解質(zhì)的選用對(duì)鋰離子電池的性能影響非常大，它必須是化學(xué)穩(wěn)定性能好尤其是在較高的電位下和較高溫度環(huán)境中不易發(fā)生分解，具有較高的離子導(dǎo)電率，而且對(duì)陰陽(yáng)極材料必須是惰性的，不能浸腐它們。由于鋰離子電池充放電電位較高而且陽(yáng)極材料嵌有化學(xué)活性較大的鋰，所以電解質(zhì)必須采用有機(jī)化合物而不能含有水。但有機(jī)離子導(dǎo)電率都不好，所以要在有機(jī)溶劑中加入可溶解的導(dǎo)電鹽以提高離子導(dǎo)電率。目前鋰離子電池主要是用液態(tài)電解質(zhì)，其溶劑為無(wú)水有機(jī)物，多數(shù)采用混合溶劑。

常見(jiàn)的有機(jī)液體電解質(zhì)一般是1molL鋰鹽/混合碳酸脂溶劑構(gòu)成的體系。作為傳遞電荷與傳質(zhì)過(guò)程的介質(zhì)，鋰離子電池適用的電解液通常應(yīng)滿足以下幾方面的要求：

A.在較寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的電導(dǎo)率，最好達(dá)到（1~2）×10-3S/cm以上，鋰離子遷移數(shù)盡可能高；B.液態(tài)溫度范圍（液程）寬，至少在-20~80℃范圍內(nèi)為液體；C.化學(xué)穩(wěn)定性好，與電極活性物質(zhì)（如正、負(fù)極材抖）、集流體、隔膜等基本上不發(fā)生反應(yīng)

D.與電極材料的相容性好，能形成穩(wěn)定、有效的鈍化膜；

E.電化學(xué)穩(wěn)定性好，分解電壓高，以減少電池的自放電和工作時(shí)電池內(nèi)壓的升高；F.閃點(diǎn)、燃點(diǎn)高，安全性好；G.環(huán)境友好性，分解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境影響較小。

上述要求是實(shí)現(xiàn)鋰離子電池低內(nèi)阻、長(zhǎng)壽命和高安全性的重要保證。鋰鹽、有機(jī)溶劑的選擇和電解質(zhì)溶液的優(yōu)化決定著電池的循環(huán)效率、工作電壓、操作溫度和儲(chǔ)存期限等是開(kāi)發(fā)鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)之一。從某種意義上說(shuō)，鋰離子電池液體電解質(zhì)對(duì)電池性能具有決定性的作用。

經(jīng)過(guò)幾十年的研究和實(shí)踐，鋰離子電池使用的電解液己基本成型，商品化的電解液一般選擇LiPF6作為鋰鹽，溶劑多為碳酸乙烯脂（EC）與碳酸二甲脂（DMC）或者碳酸二乙酯（DEC）構(gòu)成的混合溶劑。此外，還有少量基于特殊目的使用的電解液體系。這些電解液體系，支撐著鋰離子電池的商品化以及今后的研究和發(fā)展。

（二）聚合物鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)

用金屬鋰直接用作陽(yáng)極材料具有很高的可逆容量，其理論容量高達(dá)3862mAh.g1，是石墨材料的十幾倍，價(jià)格也較低，被看作新一代鋰離子電池最有吸引力的陽(yáng)極材料，但會(huì)產(chǎn)生枝晶鋰。采用固體電解質(zhì)作為陽(yáng)極材料成為可能。此外使用固體電解質(zhì)可避免液態(tài)電解液漏夜的缺點(diǎn)，還可把電池作成更?。ê穸葍H為0.1mm），能量密度更高，體積更小的高能電池。破壞性實(shí)驗(yàn)表明固態(tài)鋰離子電池使用安全性能很高，經(jīng)釘穿，加熱，短路和過(guò)充等破壞性實(shí)驗(yàn)，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會(huì)發(fā)生漏夜、爆炸等安全性問(wèn)題，而固態(tài)電池除內(nèi)溫略有升高外并無(wú)任何其它安全性問(wèn)題出現(xiàn)。固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性、成本低等特點(diǎn)，即可作為陰陽(yáng)電極間隔膜用又可作為傳遞離子的電解質(zhì)用。固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干性固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)主要還是基于聚氧化乙烯，其缺點(diǎn)是離子導(dǎo)電率較低，在固體聚合物電解質(zhì)中離子傳導(dǎo)主要是發(fā)生在無(wú)定性區(qū)，借助聚合物鏈的移動(dòng)進(jìn)行遷移。聚氧化乙烯容易結(jié)晶是由于其分子鏈的高規(guī)整性，而晶形化會(huì)降低離子導(dǎo)電率。因此要想提高離子導(dǎo)電率一方面可通過(guò)降低聚合物的結(jié)晶度，提高鏈的可移動(dòng)性，另一方面可通過(guò)提高導(dǎo)電鹽在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交聯(lián)、共聚等手段來(lái)破壞高聚物的結(jié)晶性能，可明顯的提高其離子導(dǎo)電率。此外加入無(wú)機(jī)復(fù)合鹽也能提高離子導(dǎo)電率。在固體聚合物電解質(zhì)中加入介電常數(shù)低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)有機(jī)溶劑則可大大提高導(dǎo)電鹽的溶解度，所構(gòu)成的電解質(zhì)即為凝膠聚合物電解質(zhì)，它在室溫下具有很高的離子導(dǎo)電率，但在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生析液而失敗。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商品化。