【摘要】 由于液体电解质存在漏液、易燃、易挥发、不稳定等缺点。所以希望固体电解质兼具电解质和隔膜功能。

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锂离子电池的电解质主要分为三类：聚合物电解质、无机固体电解质和液态电解质。聚合物电解质具有良好的柔韧性和安全性，但导电性相对较低；无机固体电解质导电性较好，但机械性能较差，难以适应电池的膨胀和收缩；液态电解质导电性好，但存在泄漏风险。针对这些缺点，研究人员们通过添加导电添加剂、优化电解质配方和结构设计等方式进行改性，以提高电池性能和安全性。

 

聚合物电解质

由于液体电解质存在漏液、易燃、易挥发、不稳定等缺点。所以希望固体电解质兼具电解质和隔膜功能。

分类

1.全固态聚合物电解质

2.胶体聚合物电解质

优点

高分子材料的柔顺性、良好的成膜性、粘弹性、稳定性、质轻、成本低、力学性能、电化学稳定性。

全固态聚合物电解质

形成高导电聚合物电解质，对于主体聚合物的要求：

1.具有给电子能力很强的原子或原子团

2.配位中心间距要适当，能够与每个阳离子形成多重键，达到良好溶解度

3.聚合物分子链段足够柔顺，聚合物功能键的旋转阻力低，利于阳离子移动

 

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胶体聚合物电解质

全固态电解质通过添加增塑剂改善性能，聚合物基体支撑并增强力学性能，液体电解质负责离子传输。电化学性能与液体电解质相近。研究中常用的聚合物包括PAN、PEO、PMMA和PVDF。商业化应用有PVDF-HFP的相翻转技术和SONY的胶体电解质技术，这些技术结合了固体和液体电解质的优点，提高了电池的安全性和能量密度，同时允许使用软包技术进行封装，增加电池的柔性。

 

无机固体电解质

锂离子电池发展方向：安全、高容量、长寿命液体电解质易出现漏液、安全隐患、原料价格高。

锂无机固体电解质

又称锂快离子导体

包括：晶态电解质（陶瓷电解质）/ 非晶态电解质（玻璃电解质）

优点：Li+电导率 ＞10-3 S/cm, Li+迁移数 ≈1，电导活化能＜0.5 eV耐高温性能、可加工性能应用于高比能量大型动力锂离子电池

不足：机械强度差、与电极活性物质接触时界面阻抗大、电化学窗口窄

锂陶瓷电解质

 

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玻璃态锂无机固体电解质

组成：

1. 网络形成氧化物（SiO2、B2O3、P2O5等）

2. 网络改性氧化物（Li2O）

特点：

1.网络形成物形成强烈的相互连接的巨分子链，长程有序

2.网络反应物与网络形成物发生化学反应——打破巨分子

3.链中的桥氧，在其结构中Li+能够移动——导电性。

4.离子电导率低：室温下仅为10-8~10-7 S/cm

改性方式：掺杂（如：硫化物及氧硫化物的掺杂）

 

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新能源电池材料测试

 

 

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