锂电池商品化带来的聚合物电解质研究热潮

　　锂电池商品化的液体电解质中无一例外是LiPF6的碳酸脂溶液，这种电解质是将锂盐溶于两种或三种碳酸脂的混合剂中，一种碳酸脂的介电常数高，有利于锂盐的离解，通常是EC；另外一种或两种碳酸醋的裁度低，通常是DMC、DEC、EMC等，有助于提高锂离子的迁移速率。

　　聚合物电解质的定义为：含有聚合物材料且能发生离子迁移的电解质。对于锂聚合物电池来说，凝胶聚合物电解质介于液体电解质和固体电解质之间，也属于聚合物电解质。本文讲述的聚合物电解质是通常的全固态聚合物电解质或干型聚合物电解质(dry polymer electrolyte)。也包括熔融盐聚合物电解质。

　　聚合物电解质的研究起源于1973年，当时报道了聚氧化乙烯(PEO)-碱金属盐复合物具有高的离子导电性。此后，聚合物电解质得到了人们的重视。1978年，法国的Armand博士预言这类材料可以用于储能锂电池的电解质，提出电池用固体电解质的设想。20多年来，人们在固态聚合物电解质的理论研究及应用方面都取得了很大进展，制备、合成了多种不同基体的固体电解质。

　　采用聚合物电解质组装的锂离子电池可以解决液体电解质易发生电解液泄漏和漏电电流大的问题，且易于小型化。并且聚合物材料的可塑性强，可以制成大面积的超薄薄膜，保证与电极之间具有充分接触。可以根据不同场合的需要，做成圆柱形、方形等各种形状，在电池内部的聚合物电解质层可以多层并联，也可以做成“Z”形。同时还显示一些优越的性能，例如柔顺性极大地改善了电极在充放电过程中对压力的承受力，降低与电极反应的活性，避免了高温熔盐电解质由于高溢操作而引起的腐蚀及热能消耗，提高安全性能，因此在液体锂电池商品化之后。聚合物电解质的发展得到了明显推动。

　　有机液体电解质是把锂盐电解质溶解于极性非质子有机溶剂得到的电解质，这类电解质的电化学稳定性好，凝固点低、沸点高，可以在较宽的温度范围内使用，但有机溶剂介电常数小、粘度大，溶解无机盐电解质的能力差，电导率不高（一般在10-2~10-3S/cm，比水溶液低1~2个数量级），对痕量水特别敏感，含水量必须控制在20mg/kg以下。这类电解质在锂离子电池中的作用机制复杂，锂盐与溶剂的选择、电解质与电极材料的界面行为、添加剂的使用、电池组装工艺和电池的使用情况等均对电池性能有着复杂的影响。因此，合适电解液体系的选择和最优化一直是人们不断研究和探索的目标。

　　19年Wight首次发现聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐配位具有离子导电性，1978年，Amand提出以此作为包含碱金属电极的可充电池电解质，从此掀起了聚合物电解质的研究热潮。固体聚合物电解质具有不可燃、与电极材料间的反应活性低、柔韧性好等优点，可以克服液态锂离子电池的上述缺点，允许电极材料放电过程中的体积变化，比液体电解质史耐冲击、振动和变形，易于加L成型，可以根据不同的需要把电池做成不同形状，近年来，成为锂离子电池的重要电解质材料之一在聚合物基体中引入液体增塑剂如PC 、 EC等，得到固液复合的凝胶电解质，这种由高分子化合物、锂盐和极性有机溶剂组成的三元电解质兼有固体电解质和液体电解质的性质，1997年，美国Bellcore公司将凝胶型高分子固体电解质用于锂离子电池，这种电解质可将正负极黏结在一起，电池使用铝塑复合膜包装即可减小电池漏液的可能性。

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