聚合物基复合固态电解质填料研究进展

聚合物基固态电解质具有优异的稳定性、加工性和低成本,是实现全固态锂电池的理想电解质,然而低离子电导率严重阻碍了其应用。加入无机填料,构筑聚合物基复合固态电解质是提升离子电导率的有效策略。首先,讨论了聚合物电解质的离子传导机理及复合固态电解质组分间的协同作用。其次,从机械强度、电化学稳定窗口、离子电导率、锂离子迁移数四个方面阐述了填料的作用,并以惰性填料、活性填料、功能性填料为分类对近些年填料的研究进展进行了系统介绍,阐释了其物理化学性质对电解质性能的调控机制。最后,在总结现有研究结果的基础上,针对关键问题对未来的研究方向进行了展望。     

固态聚合物电解质

研究了固态聚合物电解质膜中锂离子和增塑剂对其室温电导率的影响，发现加入增塑剂（ＰＣ＋ＥＣ和ＰＥＧ）可提高固态聚合物电解质膜的电导率。通过ＤＳＣ方法测量结果分析了锂离子和增塑剂在固态聚合物电解质膜中的作用机理。     

染料敏化太阳能电池中准固态电解质研究

目的研究一种新型的准固态电解质的制备工艺,分析制备工艺中各影响因素对准固态电解质吸收率、电导率及光电性能的影响.方法以丙烯酸-聚乙二醇共混聚合物为基体形成凝胶,吸附液态电解质形成准固态电解质,选取反应时间、聚乙二醇分子量、干燥时间和KI/I2的物质量比4个制备工艺中的主要影响因素分别制样,测试聚合物凝胶的吸收率、准固态电解质的离子电导率及以其组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率,探索制备工艺.结果实验表明当反应时间为45 min,采用聚乙二醇1 000,干燥时间为90 min,n(KI)∶n(I2)=50∶1时,准固态电解质的各项性能最佳.结论随反应时间、干燥时间的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先增大后减少.随聚乙二醇分子量的增大,准固态电解质的吸收率呈现先减小后增大的趋势,而电导率呈现先增大后减小的趋势.随KI浓度的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先减小后增大.     

锂电池复合型聚合物电解质材料研究进展

综述了近年来国内外在锂离子电池复合型固态聚合物电解质和复合型凝胶聚合物电解质材料的研究进展。     

PVA碱性凝胶聚合物电解质电化学稳定性及其在锌镍二次电池中的应用

溶解铸膜法制备了PVA(聚乙烯醇)-KOH碱性聚合物电解质.用循环伏安和激光拉曼光谱对其电化学稳定性进行了研究,并将其应用于锌镍二次模拟电池.结果表明,该固态电解质具有较好的稳定性,循环寿命远远高于以5 m o l/L KOH水溶液为电解质的锌镍电池.     

有效介质理论离子导电模型的修正

针对现有有效介质理论(EMT)导电模型存在的问题和不足,通过对复合固态聚合物电解质(CSPE)导电性增强机制的分析,引入新的无机填料界面层离子导电模型及模型参数,对EMT离子导电模型进行修正。采用原位复合法制备聚环氧乙烷(PEO)基聚合物电解质,通过实验测定样品离子电导率与无机填料SiO2含量之间的关系,应用现有的EMT离子导电模型和修正后的EMT离子导电模型分别对样品的离子电导率与无机填料含量关系进行计算,将计算数值与实验数值进行比较。结果表明,修正后的EMT离子导电模型的计算值与实验值吻合较好。     

聚氨酯/全氟端基星型聚合物固体电解质

用全氟端基星型聚合物与线形聚氨酯共混，掺入高氯酸锂制成聚合物固体电解质．并利用红外光谱、拉曼光谱、差热分析、扫描电镜、交流阻抗谱等测试方法对电解质体系的溶盐性能、热性能和导电性能进行了研究．全氟端基星型聚合物是由全氟辛酸酰氯在作为核的超支化聚缩水甘油表面接枝得到．结果表明，含有全氟端基星型聚合物的固体电解质有更好的溶盐和导电性能．     

全固态锂电池研究进展

 电动汽车、大规模储能和微型器件等领域的发展要求不断提高现有二次电池的能量密度、功率密度、工作温度范围和安全性。全固态锂电池作为最具潜力的电化学储能装置,近年来受到广泛关注。本文阐述了全固态锂电池的优点,即固态电解质的使用有助于提高锂电池安全性、能量密度和功率密度,拓宽电池工作温度范围和应用领域;指出了作为全固态电池关键材料的固态电解质应满足的要求,并在此基础上分别讨论了聚合物电解质和无机固态电解质（特别是硫化物和氧化物）的优缺点;介绍了固态锂电池的3 种结构类型,即薄膜型、3D 薄膜型和体型,综述了全固态锂电池从薄膜型向体型发展的历史进程及现状,并在此基础上讨论了全固态电池最终实现安全性、高能量密度和功率密度仍需解决的固态电解质材料方面问题。     

新一代固态纳晶染料敏化太阳能电池电解质研究进展

简要介绍了纳晶染料敏化太阳能电池的结构及工作原理. 根据电解质的形态不同，将其分为液态电解质太阳能电池、准固态电解质太阳能电池和固态电解质太阳能电池. 着重对纳晶染料敏化太阳能电池准固态和固态电解质的研究进展进行了综述，同时总结了作者所在实验室在这方面所做的工作.     

正极自支撑的聚合物电解质的制备

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,聚偏氟乙烯-六氟丙烯为聚合物基质,采用直接挥发溶剂法制备正极自支撑的聚合物电解质,并以锂为负极制备LiCoO2聚合物电池.用扫描电子显微镜和循环伏安实验对聚合物电解质进行表征,用红外光谱分析了电解质微孔的形成机理,并对聚合物电池的充放电性能和界面阻抗进行测试。结果表明:直接挥发溶剂制得的聚合物电解质孔穴丰富,电化学稳定窗口达5.5 V.采用正极自支撑电解质可改善材料的力学性能,降低电池的界面阻抗;制备的聚合物电池界面性质稳定,循环40次后容量保持率为97.5%,0.5C和1C倍率放电分别能保持0.1C放电容量的97.8%和95.7%.     

PUA对光固化PEO基高分子固体电解质性能的影响

将聚醚型(A1)和聚酯型(A2)两种特定结构的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)分别与聚乙二醇丙烯酸双酯(PEGDA)、LiX、光引发剂等混合制成光敏体系,然后经UV固化得到高分子固体电解质(SPE)薄膜,并对其机械性能和导电性能进行了测定.结果表明:这两种固体电解质膜的机械性能都比纯聚氧乙烯(PEO)为基体的电解质膜好,加入适当比例的A1的电解质膜的导电性能与以PEO为基体的电解质膜相近,但加入A2的电解质膜的导电性能变差.     

超级电容器工作电解质的研究概况

介绍了超级电容器工作电解质中的水系电解液和有机电解液的特点及研究成果，简要说明了固体电解质和凝胶电解质的特点．其中水系电解液研究较成熟，尤其是酸性和碱性电解液，但其腐蚀性强，电压窗口低，而后三者分解电压高，尤其固体电解质和凝胶电解质，使超级电容器向着小型化、超薄型化发展成为可能．     

超支化聚三唑固态聚电解质及其锂离子和锌离子导电性

带刚性结构的超支化聚合物具有优良的溶解性，度低黏与力学性能优异，可用于制备固态电解质.含叠氮基的单体M1和含炔基的单体M2在亚铜离子Cu⁺的催化下发生叠氮-炔点击化学反应，得到超支化聚三唑hb-GPTA.该聚合物具有良好的溶解性、成膜性和热稳定性（热分解温度为350 ℃）.将该聚合物分别与三氟甲基磺酰亚胺锂 (LiTFSI)及三氟甲基磺酸锌 (Zn(OTf)₂)进行掺杂，制备固态电解质，对其电化学性能进行表征.结果表明，hb-GPTA/LiTFSI体系具有更高的电导率（32.7 μ S·cm^-1），电化学窗口为5.2 V；相比之下，hb-GPTA/Zn（OTf）₂体系电导率较低（0.42 μS·cm^-1），但其在-1~6 V电压范围内一直保持稳定.结合电化学稳定性分析结果，可以推断含三氮唑的聚合物在制作锌离子电池方面具有潜在的应用价值.     

超支化聚三唑固态聚电解质及其锂离子和锌离子导电性

带刚性结构的超支化聚合物具有优良的溶解性，度低黏与力学性能优异，可用于制备固态电解质.含叠氮基的单体M1和含炔基的单体M2在亚铜离子Cu⁺的催化下发生叠氮-炔点击化学反应，得到超支化聚三唑hb-GPTA.该聚合物具有良好的溶解性、成膜性和热稳定性（热分解温度为350 ℃）.将该聚合物分别与三氟甲基磺酰亚胺锂 (LiTFSI)及三氟甲基磺酸锌 (Zn(OTf)₂)进行掺杂，制备固态电解质，对其电化学性能进行表征.结果表明，hb-GPTA/LiTFSI体系具有更高的电导率（32.7 μ S·cm^-1），电化学窗口为5.2 V；相比之下，hb-GPTA/Zn（OTf）₂体系电导率较低（0.42 μS·cm^-1），但其在-1~6 V电压范围内一直保持稳定.结合电化学稳定性分析结果，可以推断含三氮唑的聚合物在制作锌离子电池方面具有潜在的应用价值.     

氧化铝分散的LSGM电解质材料的相结构和力学性能研究

Sr、Mg掺杂的LaGaO3是一种具有发展前景的中温固体氧化物燃料电池的电解质材料,由于其机械性能较差,限制了该材料在实际中的应用。文章研究了不同粒度氧化铝分散的Sr、Mg掺杂的LaGaO3的相结构和力学性能,发现加入细氧化铝可以较大地提高该材料的力学性能。     

MgClO_4—PEG聚合物电解质研究

制备出 MgClO_4—PEG 聚合物固体电装质膜,以该固体电解质膜组装了电池,测定了电池的某些性能。讨论了室温下电导率随盐,溶剂,Ag80组成的变化以及材料的稳定性。     

Proton Conducting Polymer Electrolytes and Its Applications

1 Introduction Proton conducting solid polymer electrolytes have been extensively studied due to their potential applications in electrochemical devices such as batteries, super capacitors, electrochromic windows, sensors etc~([1,2]). Many researchers have studied the behaviour of inorganic based polymer electrolytes as proton conductors and their applications in solid state devices at room temperature~([3]). But, inorganic acid doped electrolytes have some serious disadvantages like corrosion…     

A Novel Micro-porous Polymer Electrolyte Comprising SnO_2 Nanorods and P(MMA-AN)

1 Results Micro-porous polymer electrolytes(MPEs), which almost obtained by the conventional methods of phase inversion process or immersion precipitation method, have significant advantages such as high ionic conductivity and excellent mechanical properties[1].In our work, micro-porous structure is obtained by adding SnO2 nanorods usually used as gas senor materials into the polymer matrix, which proves a new way to prepare MPEs.SnO2 nanorods were synthesized by microemulsion hydrothermal method[2]. Th...     

染料敏化太阳能电池用固态电解质研究进展

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型高效率、低成本电池。电解质是关系到该电池稳定性的重要材料。介绍了染料敏化太阳能电池电解质的分类,讨论了准固态电解质和固态电解质的优缺点及其研究进展。使用传统的液态电解质获得的光电转换效率较高,但稳定性受到一定的影响,使用准固态电解质和固态电解质制备的染料敏化太阳能电池,稳定性有了较大的提高。重点讨论了准固态电解质以及无机p型半导体材料、有机p型半导体材料和导电高聚物等几种主要的固态电解质的特点和相应的电池稳定性。     

Application prospects of high-voltage cathode materials in all-solid-state lithium-ion batteries

All-solid-state lithium-ion batteries are lithiumion batteries with solid-state electrolytes instead of liquid electrolytes.They are hopeful in solving the safety problems of lithium-ion batteries,once their large capacity and long life are achieved,they will have broad application prospects in the field of electric vehicles and large-scale energy storage.The working potential window of solid electrolytes is wider than that of liquid electrolytes,so high-voltage cathode materials could be used in all-solidstate lithium-ion batteries to get higher energy density and larger capacity by elevating the working voltage of the batteries.The spinel LiNi0.5Mn1.5O4material,layered Li–Ni–Co–Mn–O cathode materials and lithium-rich cathode materials can be expected to be applied to all-solid-state lithium-ion batteries as cathode materials due to their highvoltage platforms.In this review,the electrochemical properties and structures of spinel LiNi0.5Mn1.5O4material,layered Li–Ni–Co–Mn–O cathode materials and lithiumrich cathode materials are introduced.More attentions are paid on recent research progress of conductivity and interface stability of these materials,in order to improve their compatibility with solid electrolytes as cathode materials in all-solid-state lithium-ion batteries and fully improve the properties of all-solid-state batteries.Finally,the existing problems of their application in all-solid-state lithium-ion batteries are summarized,the main research directions are put forward and their application prospects in all-solid-state lithium-ion batteries are discussed.