文 献 综 述

1.1概述

1.1.1全固态聚合物电解质锂离子电池简介

锂离子电池作为重要的能量储存元件在消费类电子产品、电动汽车和可再生能源存储等领域具有广泛的应用。传统液态电解质锂离子电池受到能量密度低、安全性差等诸多缺陷的限制，采用固态电解质替代液态电解质制备新型固态锂离子电池目前备受关注。当前锂离子电池对人们日常生活以及国民经济所产生的影响巨大，其应用涵盖商业化电子产品（如手机、电脑等）、汽车动力装置以及可再生能源发电站的能量存储（如风能和太阳能）等。电池的性能很大程度上取决于材料的发展，在锂离子电池中，关键的部件包括正极、负极和电解质。其中电解质材料是影响整体电池安全稳定性的重要因素。目前广泛应用的液态电解质易腐蚀正、负极，从而造成电池容量不可逆损失。同时放热反应产生的热量也会使液态电解质分解产生可燃气体，从而引起火灾和爆炸等严重安全问题。而采用固态电解质可以避开液体电解质的这些弊端，并且其形状可任意剪裁和变化，使得电池设计更容易、质地更轻巧；同时良好的机械强度也使电池具有更好的安全性和持久性。

固态电解质一般分两类，一类是无机陶瓷电解质，一类是有机聚合物电解质。有机聚合物电解质由于其较低的弹性模量更适合用在多形态的电池中，其制备过程简单且成本低廉，从而备受关注。有机聚合物电解质又可进一步分为全固态聚合物电解质和凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质一般是直接将溶剂和液态电解质进行混合生成凝胶态，或将聚合物制成微孔薄膜后浸置在液态电解质中吸液^［１］，实质上还是液态电解质在导通，虽然离子导电率性能达到商用电池需求，但是这种电解质的力学性能较差，且对锂负极枝晶的抑制并未有效解决，实际上是液态电解质到固态电解质的过渡产品。相对而言，全固态聚合物电解质具有良好的力学性能，且能有效抑制锂负极枝晶的产生，因此成为当前研究的重点。

本课题采用PEO/PDMS的半互穿网络结构材料作为固态电解质。

1.1.2 PEO聚合物电解质概况

聚环氧乙烷 (PEO)具有良好的机械性能和化学稳定性 ,是目前研究最为广泛的一种聚合物电解质基质材料。由于 PEO 室温下的高结晶性, PEO碱金属盐络合物体系的电导率较低(1#215;10^-7～1#215;10^-8S /cm)^[1]，与实际应用中所要求的1#215;10^-3 S/cm相差甚远 ,因此, 如何提高 PEO-盐体系的室温电导率一直是研究热点之一^[2]。

1.1.3复合聚合物电解质(CSPE)的制作方法

在PEO- 盐体系中加入TiO ₂ 、SiO₂ 、Al₂ O₃ 等无机粒子以形成复合聚合物电解质(CSPE), 是提高其室温电导率的有效途径^{[ 3, 4]}。无机粒子对CSPE体系电导率的影响不仅与粒子本身种类有关,还依赖于粒子粒径和其在电解质体系中的分布状况^{[ 5]}。目前, CSPE的制备主要还是采用将聚合物基体、无机粒子和锂盐在有机溶剂中搅拌机械混合的方法。由于无机纳米粒子表面能高, 易聚集成团,且表面亲水疏油 ,在有机介质中难分散均匀^{[ 6]}, 从而降低了其对聚合物电解质的改性效果。