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子电池使用安全性能很高,经钉穿、加热200℃、短路和过充600等破坏性实验,液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等安全性问题,而固态电池除内温略有升高外20℃并无任何其它安全性问题出现。固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点,既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。
固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质SPE和凝胶聚合物电解质GPE。SPE固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯PEO,其缺点是离子导电率较低,在100℃下只能达到1040cm。在SPE中离子传导主要是发生在无定形区,借助聚合物链的移动进行传递迁移。PEO容易结晶是由于其分子链的高规整性,而晶形化会降低离子导电率。因此要想提高离子导电率一方面可通过降低聚合物的结晶度,提高链的可移动性,另一方面可通过提高导电盐在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交联、共聚等手段来破坏高聚物的结晶性能,可明显地提高其离子导电率。此外加入无机复合盐也能提高离子导电率。在固体聚合物电解质中加入高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如PC则可大大提高导电
f盐的溶解度,所构成的电解质即为GPE凝胶聚合物电解质,它在室温下具有很高的离子导电率,但在使用过程中会发生析液而失效。凝胶聚合物锂离子电池已经商品化。
三、电解液材料未来发展趋势
锂离子电池凭借其自身的综合优势正在走进一个更为庞大的产业群汽车动力电池领域。为了适应这个庞大的产业群,锂离子电池电解液材料未来的发展趋势将主要集中在新型溶剂、离子液体、添加剂、新型锂盐等方面,与新型正、负极材料相匹配,从而使锂离子电池更安全,具有更高的功率、更大的容量,最终安全方便地应用于电动车、储能、航天以及更广泛的领域。
为了满足锂离子电池产业未来发展的需要,必须开发出高安全性、高环境适应性的动力电池电解液材料。主要应从电解液的溶剂、溶质和添加剂的选择上进行考量:
1尽量选择工作温度范围宽的溶剂,溶剂的熔点最好能在40℃以下,沸点最好在150℃以上或更高,电化学窗口宽的溶剂能更好地防止在荷电状态下的电解液的氧化还原反应,同时可以提高电池的循环稳定性。比如可以考虑使用离子液体、新型溶剂、多组分溶剂等,从而解决动力电池的安全性和环境适应性。
2选择合适的溶质,提高电池的环境适应性。目前通常所用的LiPF6(锂六氟磷酸盐)分解温度低,从60℃开始就有少量分解,在较高温度或恶劣的环境下,分解的比例r
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