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锂盐催化的高性能固态聚合物电解质原位制备方法
发布:blast_k   时间:2017/9/14 12:11:07   阅读:182 
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目前,固态聚合物电解质的制备方法都比较复杂和繁琐,一般采用溶液浇铸成膜或热压成膜的方法。这些非原位的成膜方法除了制备繁琐外,组装固态电池的时候还会造成电解质/电极的固/固界面接触阻抗很大,严重影响固态电池的性能。所以寻找简单有效的固态聚合物电解质制备方法减少固/固界面阻抗至关重要。

最近研究表明,原位聚合固化的方法可以大幅减少固/固界面阻抗,满足固态电池使用的要求。将液态聚合前驱体象传统注液一样注入电池中,等到液态前驱体充分浸润到正负极片的空隙中,然后采用加热或者辐射照射进行原位聚合固化,这样原位制备的固态电解质将会与电极界面紧紧黏附在一起,起到大幅减少固/固界面接触阻抗的作用。而且此方法还具有操作简单、绿色无污染、制造成本降低的优点。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊课题组和中国科学院武汉物理与数学研究所冯继文课题组合作,巧妙利用锂盐的路易斯酸碱性作为环氧开环聚合的催化剂,通过原位聚合制备了高性能交联型固态聚合物电解质。
大多数锂盐中阴离子,其化学结构都是由一个简单的阴离子和路易斯酸试剂复合组成。例如四氟硼酸锂(LiBF4)的四氟硼酸根可以看做由F–和路易斯酸三氟化硼(BF3)组成,六氟磷酸锂(LiPF6)可以看做由F–和路易斯酸五氟化磷(PF5)组成等。这些路易斯酸都可以高效引发环氧前驱体发生阳离子聚合的功能。所以该文章以聚乙二醇二缩水甘油醚为例,采用不同种类锂盐催化原位制备固态聚合物电解质并研究了固态电池性能。聚乙二醇二缩水甘油醚的两端含有两个环氧基团,将它和锂盐按一定配比混合均匀,然后注入电池中,等到充分浸润后稍微加热引发聚合,就可以原位制备交联固态聚合物电解质和固态电池。测试结果表明,通过自催化的方法来制备交联聚合物电解质具有较高的室温电导率,良好的电池循环性能。该原位自催化的方法简单,易操作,大幅减少了界面接触阻抗,提高了电极和电解质之间的界面性能。除了锂盐和聚合前驱体以外,此电解质体系中不再含有其他的引发剂或催化剂,也避免引入更多杂质和副反应的发生。该自催化聚合的方法为原位制备高性能固态聚合物电解质提供了新的思路,相关结果近期发表在AdvancedScience(DOI: 10.1002/advs.201700174)上。 
来源:中国科学院上海硅酸盐研究所
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