鋰離子電池柔性聚合物電解質(zhì)隔膜的制備與性能研究.pdf

1、固態(tài)聚合物電解質(zhì)隔膜在鋰離子電池中的應(yīng)用，不僅有效解決了傳統(tǒng)電池的漏液?jiǎn)栴}，其本身生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便、阻燃性良好、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)勢(shì)使得固態(tài)聚合物電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)與研究成為時(shí)下熱點(diǎn)。
　　本文通過(guò)共混法，選取聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚乙烯亞胺(PEI)作為添加劑，改性聚合物基體聚偏氟乙烯(PVDF)。共混后添加雙三氟甲磺酰亞胺基鋰(LiTFSI)作為鋰鹽，隨后通過(guò)澆鑄法成膜。通過(guò)控制變量法，制備出不同成分比例

2、的電解質(zhì)隔膜，使用電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)阻抗測(cè)試，計(jì)算不同成分電解質(zhì)隔膜的電導(dǎo)率，并通過(guò)電導(dǎo)率的數(shù)值對(duì)成分進(jìn)行優(yōu)化。最終得到兩種比例最佳的聚合物電解質(zhì)隔膜:雙三氟甲磺酰亞胺基鋰/乙二胺四乙酸/聚乙烯基吡咯烷酮/聚偏氟乙烯(LiTFSI∶EDTA∶PVP∶PVDF=100∶1.4∶3∶97(w∶w∶w∶w))，及雙三氟甲磺酰亞胺基鋰/聚乙烯亞胺/聚乙烯基吡咯烷酮/聚偏氟乙烯(LiTFSI∶PEI∶PVP∶PVDF=100∶1∶3∶97(w

3、∶w∶w∶w))。
　　對(duì)兩種柔性聚合物電解質(zhì)隔膜進(jìn)行了表面形貌測(cè)試、熱重測(cè)試、X-射線衍射測(cè)試、差示掃描量熱測(cè)試、阻燃性測(cè)試、紅外光譜測(cè)試等性能測(cè)試。隨后對(duì)兩種電解質(zhì)隔膜進(jìn)行了一系列電化學(xué)測(cè)試:電化學(xué)阻抗測(cè)試、線性掃描伏安、循環(huán)伏安、界面阻抗、充放電測(cè)試等。結(jié)果表明:LiTFSI/EDTA/PVP/PVDF柔性電解質(zhì)隔膜，室溫下電導(dǎo)率可達(dá)7.19×10-4S·cm-1;鋰離子遷移數(shù)可達(dá)0.49;穩(wěn)定窗口5V;加入PVP及EDTA

4、后，聚合物電解質(zhì)整體結(jié)晶度降低，有利于鋰離子在隔膜內(nèi)傳輸;隔膜的熱穩(wěn)定性良好并具一定的阻燃性;組裝Li/電解質(zhì)隔膜/LiFePO4電池，首次0.5C放電比容量可達(dá)141.3mAh·g-1，經(jīng)過(guò)0.5C100次充放電循環(huán)，其放電比容量為130.3mAh·g-1，庫(kù)倫效率在95％以上;組裝Li/電解質(zhì)隔膜/Li2TiO3電池，首次0.5C放電比容量可達(dá)138.4mAh·g-1，經(jīng)過(guò)50次充放電循環(huán)，其放電比容量為124.4mAh·g-1，庫(kù)

5、倫效率在95％以上。LiTFSUPEI/PVP/PVDF柔性電解質(zhì)隔膜，室溫下電導(dǎo)率可達(dá)5.07×10-4S·cm-1;鋰離子遷移數(shù)可達(dá)0.51;穩(wěn)定窗口4.6V;加入PVP及PEI后，聚合物電解質(zhì)整體結(jié)晶度降低，熱穩(wěn)定性能提高;組裝Li/電解質(zhì)隔膜/LiFePO4電池，首次0.5C放電比容量可達(dá)143.7mAh·g-1，經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán)，其放電比容量為122.1mAh·g-1，庫(kù)倫效率在99％以上;組裝L1/電解質(zhì)隔膜/Li2T