聚合物电解质简介

高军梅杨雪刘彦云组员：杨洁组长：吴美汝水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合物。聚合物电解质高聚物离子导体，其链节单元中含有可解离性离子基团。电解质聚合物电解质不但具有较好的导电性,而且具有高分子材料所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特点,在一定程度上符合化学电源质轻、安全、高效、环保的发展趋势,因此成为近几年化学电源研究和开发的热点。聚合物电解质的发展简史Armand等报道了PEO的碱金属盐在40~60e时离子电导率达10-5S/cm,且具有良好的成膜性能,可用作锂离子电池的电解质197319751979Wright首次测量了聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐(Mx)络合的电导率在PAN2LiX,PVDF2LiX体系中加入塑化剂EC,PC等环酯制成凝胶聚合物电解质(GelSolidPolymerElectrolyteGSPE),发现离子电导率大大提高Weston和Steele最先把电化学惰性的无机填料A2Al2O3加入到SPE中,以后各种惰性粉末被应用于SPE中,逐渐形成了复合型聚合物电解质体系Gozdz等利P(VDF2HFP)共聚物制备了多孔型聚合物电解质20世纪90年代之后聚合物电解质的性能从电化学角度出发,聚合物电解质应具备以下7种性能:(1)有较宽的电化学窗口,在电池过充电及放电过程中具有较好的电化学稳定性,降低充放电时的过电位;(2)为获得较高的电流密度,聚电解质的室温电导率必须达到10-3S•cm-1,离子迁移数应为1,否则在电极表面将产生浓度梯度而导致极限电流;聚合物电解质的性能(3)与电池电极和其他材料结合时,具有较好的化学及电化学相容性;(4)具有较好的热力学稳定性;(5)具有一定的机械强度;(6)对环境无毒;(7)聚合物材料易于合成且具有良好的加工性。目前聚合物电解质大致可分为4种：全固态聚合物电解质1凝胶型聚合物电解质2多孔型聚合物电解质3复合型聚合物电解质4DSPE（1,2-硬脂酰基磷脂酰乙醇胺）是研究最早的一类聚合物电解质,到目前为止,绝大部分DSPE的离子电导率都比较低，但电化学稳定性和对电极的稳定性好.Ahn等通过研究在PEO(聚环氧乙烷)/LiC10体系中添加不同尺寸Al2O3对电导率的影响,发现含有纳米尺寸的聚合物电解质的电导率比含有微米尺寸的要高.此外还发现,无机颗粒的尺寸越小,对聚合物结晶的抑制越明显,也越有利于电导率的提高.叶霖等合成了梳形聚醚POE,并与高氯酸锂复配制成全固态聚合物电解质,并用DSC和XPS分别表征了链段运动能力和锂盐在POE中的溶解状态对电导率的影响.交流阻抗测试表明,当POE电解质内的氧锂比(O/Li)为20时其电导率最高.GSPE（葡萄籽原花青素）作为液态电解质与全固态电解质的过渡产物,GSPE集合了固体的柔韧性与液体易扩散的特点,克服了液体电解质易在电极表面生成易燃物质及漏液的缺点,使电池的设计更自由.吴川、潘春花等采用了一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与甲苯2,4-二异氰酸酯(MDI)在电解液中进行缩合反应,制备了一种具有交联网状结构的聚氨酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质.在这种新型的电解质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中,可有效防止凝胶聚合物电解质的漏液问题,从而可提高锂离子电池的安全性.PSPE（三聚绝缘卷材）是指聚合物本体具有多孔结构,增塑剂和盐存在于聚合物本体孔结构中.聚合物多孔膜具有较高的孔隙率、较强的液体保持能力及一定的机械强度.PSPE膜的离子电导率一般在100S/cm数量级.PSPE是较有希望应用于锂离子电池的一类聚合物电解质,其离子电导率较接近液体电解质.另外,使用PSPE也使锂电池的装配过程变得相当简单,该技术的意义在于提供了低成本的设计和制造新型电池形状的可能性.PSPE的典型代表是以Belleore技术制备的PVDF2HFP电解质膜.利用Belleore技术制备的PSPE膜最先应用于锂离子电池实际生产中,并在移动电话和PDA中得到应用,这是聚合物锂离子电池在产业化方面迈出的重要一步.CSPE（氯横化聚乙烯）按照高分子材料增强理论,在高分子材料中加入某些无机填料,能增强高分子材料的机械性能.研究者把纳米粉末应用于SPE的研究中,制备CSPE膜.由于所添加的惰性粉末为纳米材料,使得SPE膜的性能更稳定.何钟达、陈艳玲等采用相转换法制备了以丙烯腈(AN)/甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基质,添加纳米SiO2的复合聚合物电解质膜,与空白隔膜相比,复合隔膜具有较致密的结构,有利于提高聚合物的电导率.聚合物锂离子电池聚合物电解质的应用聚合物电解质膜燃料电池在液态锂离子电池基础上发展起来的新一代高比能电池体系.它是为解决液态锂离子电池存在的严重不足而提出的一种全新的概念电池.聚合物锂离子电池具有安全性能高、重量轻、容量大、体积小、易塑性高等优点,被公认为最具发展潜力和应用市场的电池产品.聚合物锂离子电池代表着锂电池技术的最高水平,因此国内外各大锂电池生产厂家及科研机构都将它作为研发的重点.聚合物锂离子电池蓝牙耳机,MP3,MP4,数码相机,移动电话,PHS电话，无线鼠标,手机等.便携式DVD,笔记本电脑,通信装置,矿灯,仪器仪表,摄像机,航模车模,电动玩具,电动工具,小型UPS等通信站、电动自行车电动汽车、专用动力设备UPS等聚合物锂离子电池的应用范围未来在聚合物锂离子电池研究中,聚合物电解质的结构、传输机理和基础研究、电极界面特性及高性能的电池组装研究将仍是主要关注的焦点.聚合物电解质膜燃料电池也称质子交换膜燃料电池，是一种能直接将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置,具有能量转换效率高、环境友好、比能量高(相对于电池)、操作温度低、启动快等特点.聚合物电解质膜燃料电池应用范围很广,可用于电动汽车、固定式电源、便携式移动电源等.美国能源部已制定了/氢计划0,提出要在2010年让燃料电池在汽车市场上占有25%的份额。日本经济产业省也提出在2010年前要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油发动机的水平,并且要首先从政府机关开始普及燃料电池车.日本东芝公司于2004年6月25日宣布开发出了世界上最小的聚合物燃料电池,只有拇指大小,却可以使像便携式播放机这样的小型电器连续工作20h。2004年5月26日,在第2届国际氢能论坛上,清华大学的燃料电池大巴和同济大学的燃料电池轿车备受瞩目,这是我国自主开发首获成功的大功率燃料电池汽车.聚合物电解质膜燃料电池作为一种新型能源，愈来愈为人们所关注！虽然聚合物电解质已应用于锂离子等电池的商品化生产,但在实际应用中仍存在一些亟待解决的问题,因此,聚合物电解质领域还需作进一步的研究、优化和发展.谢谢观赏