一种新型锂离子电池用聚合物电解质的制备及其电化学性能研究文献综述
2020-04-01 11:04:16
文 献 综 述
1.引言
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充、放电过程中,Li 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电池时,Li 从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。锂离子电池是现代高性能电池的代表。
随着微电子技术的迅速发展和人们生活水平的提高,便携式电子产品日益普及。作为便携式电子产品的配套电源,小型二次电池因此而获得了新的发展机遇。但日益小型化、轻量化的便携式电子产品和日趋增强的环保意识,对化学电源性能及化学组成提出了越来越高的要求。传统二次电池如镍镉电池、铅酸电池等因比能量低以及环境污染等问题,越来越难以适应新的应用需求。因此,迫切要求发展具有高比能量的绿色二次电池新体系。在这种需求背景下,锂离子电池应运而生[1]。与其它二次电池体系相比,锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、低污染以及无记忆效应等显著优势。因此,从上世纪90年代初问世起就一直是化学电源研发的热点[2]。经过十多年的发展,锂离子电池技术日趋成熟,并已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄录机等便携式电子产品中,市场需求与日俱增。此外,其显著的高比能优势近年来也已引起包括电动汽车、航天、太阳能储能等高技术应用领域的广泛关注。
2.离子液体电解质概述
离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的盐,在室温或低于100℃时呈液态,通常又称室温离子液体。目前研究的离子液体阳离子主要有5类[3-4]:烷基铵阳离子、N、N-二烷基取代咪唑阳离子、N-烷基取代吡啶阳离子、烷基硫阳离子,研究最多的是N、N-二烷基取代咪唑阳离子,常见的阴离子主要有PF6-、BF4-、AlCl4-、和Al2C17-等。
离子液体被称为”绿色溶剂”,与传统的有机溶剂相比,离子液体有以下优点[5]:1、熔点低,呈液态的范围广,有较好的化学和热稳定性,通常在高达300℃时不分解;2、几乎无蒸汽压,不挥发,不燃和不爆炸,可消除因挥发而产生的环境污染问题;3、能溶解大量的有机物和无机物,更重要的是通过改变阴、阳离子含量的不同设计,可调节其物质的溶解度和其他性质,因此被称为”可设计性溶剂”;4、后处理简单,可循环使用,因而近年来在电化学、化学反应和分离过程等领域得到了广泛的应用。
离子液体在锂离子电池、双嵌式熔盐电池、太阳能电池、燃料电池及电容器中应用,其优点更能得到体现,离子液体用作电解质,具有溶解性好、不挥发、电导率较高、电化学窗口宽等优点。
但离子液体作为液体电解质还存在一定的漏液问题,因而必须对其进行改进。目前常用的改进方法之一就是将离子液体引入到聚合物中构成电导率高、力学性能好的凝胶型聚合物电解质。这种电解质兼备离子液体和聚合物电解质的特点,由于其不再有漏液现象,使得电池的稳定性和安全性都得到了进一步提高。
3.聚合物电解质概述
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