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锂离子电池中的含氟电极和电解质材料

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锂离子电池中的含氟电极和电解质材料 锂离子电池中的含氟电极和电解质材料 王学军 1,2 李勇 1,2 王婧 1,2 张恒 1,2 (1 山东东岳高分子材料有限公司,山东 桓台 256401;2 东岳集团有限公司技术中心,山 东 桓台 256401) 摘要:绿色能源技术和低碳经济的发展对高性能锂离子电池提出了越来越高的要求。锂离子 电池的发展主要依赖于电池材料的突破,而含氟材料因其结构稳定性好、安全性高而广泛应 用。本文系统介绍了锂离子电池中涉及的含氟电极和电解质材料,着重对其应用特点和研究 现状等进行了总结,并对锂电池相关含氟材料的发展...

锂离子电池中的含氟电极和电解质材料
锂离子电池中的含氟电极和电解质材料 王学军 1,2 李勇 1,2 王婧 1,2 张恒 1,2 (1 山东东岳高分子材料有限公司,山东 桓台 256401;2 东岳集团有限公司技术中心,山 东 桓台 256401) 摘要:绿色能源技术和低碳经济的发展对高性能锂离子电池提出了越来越高的要求。锂离子 电池的发展主要依赖于电池材料的突破,而含氟材料因其结构稳定性好、安全性高而广泛应 用。本文系统介绍了锂离子电池中涉及的含氟电极和电解质材料,着重对其应用特点和研究 现状等进行了总结,并对锂电池相关含氟材料的发展方向进行了展望。 关键词:锂离子电池,含氟材料,电极材料,薄膜电极,聚合物电解质 Fluorine-containing Electrode and Electrolyte Materials for Lithium Ion Batteries WANG Xue-jun, LI Yong, ZHANG Heng (1 Shandong Dongyue polymer material Co. Ltd., Huantai 256401, China; 2 Technology Center of Dongyue Group Co. Ltd, Huantai 256401, China ) Abstract: Higher demands for high-performance lithium-ion batteries have been put forward with the development of green energy technologies and low carbon economy. The breakthrough of key materials dominates the developments of lithium-ion batteries. Fluorine-containing materials are widely used for its stable structure and excellent safety property. This article is intended to summarize the fluorine-containing electrode and electrolyte materials used in lithium-ion batteries. The advantages/disadvantages and future developments of these materials are discussed after a brief introduction to their application and research status. Keywords: lithium ion battery, fluorine-containing material; electrode material; thin film electrode; polymer electrolyte 锂离子电池自 1990 年实现规模生产以来得到了迅猛的发展,具有开路电压高、循环寿 命长、能量密度高、无记忆效应、对环境友好等优点,以比其它二次电池(镍氢电池、铅酸 电池、镍镉电池)所不能比拟的优越电性能及外型可变优势迅速占领了众多市场领域,成为 各种便携式电子产品的首选,并正在向电动汽车等大中型储能设备和光伏工程等新能源领域 扩展。材料技术的进步是锂离子电池发展的基础,因此,锂离子电池及其相关材料已成为世 界各国科研人员的研究热点之一。本文从电池材料的角度着手,对锂离子电池中广泛应用的 含氟电极和电解质材料进行了较为系统的总结和阐述。 一 含氟电极材料 正极材料是目前锂离子电池中锂离子的唯一或主要提供者。目前比较成熟的正极材料主 要有 LiMO2(M=Co、Mn、Ni)和 LiMn2O4。正极材料由于其价格偏高、比容量偏低而成为 制约锂离子电池被大规模推广应用的瓶颈。随着锂离子电池比能量和比功率需求的提高,新 型电极材料不断涌现。从化学式量考虑,LiF[1]以及含锂过渡金属氟化物 LiMF3 也许会成为 另一类高比容量正极材料,但同样首先需要考虑材料的结构稳定性及其与电池其它部分的相 作者简介:王学军(1975-),男,博士,高级工程师,1997 年毕业于华东理工大学化学工程专业,现 主要研究方向为高分子分离膜与含氟材料及应用。 容性[2]。另外,近来聚阴离子型化合物被认为是极有可能替代现有材料的新一代正极材料[3]。 聚阴离子型化合物是一系列含有四面体或者八面体阴离子结构单元的化合物的总称(橄榄石 型 LiFePO4是其中的代表性材料,亦包括氟化硫酸盐材料如 LiFeS4OF 和氟化磷酸盐材料如 Li5V(PO4)2F2 等含氟材料)。聚阴离子正极材料的共同优点是结构稳定性好、耐过充、安全 性好,共同缺点是电导率偏低、不利于大电流充放电。因此提高聚阴离子正极材料的电导率 是这类材料研究应用所面临的共同问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 [3]。杨照军等[4]综述了几种锂离子电池正极材料在氟 掺杂及氟化表面处理改性方面的研究工作,部分正极材料进行氟处理以后材料稳定性、循环 性能、工作电压及充放电容量得到很大改善。 二、金属氟化物纳米薄膜电极 全固态薄膜锂离子电池是一种薄膜化的锂离子电池,其薄膜总厚度不超过 20µm。这类 电池具有比容量大、循环寿命长、机械强度高、耐热性较好等优点。这使其具有许多其它化 学电池难以替代的潜在应用领域,这包括在智能卡,传感器,微电子与微机械系统等方面与 之匹配的微电源[5]。其电极材料的制备一般是通过将普通液态锂离子电池的电极材料薄膜化 来实现的。 Li 等[6]对 TiF3 和 VF3 的研究发现在充放电过程中 TiF3 和 VF3 能够进行可逆地分解和形 成,其容量为 500-600mAh/g,理论反应电位接近或高于 3V,能够作为锂离子电池的正极材 料。但是,由于金属氟化物的导电性很差,严重影响了其在电化学过程中的动力学特性。所 以金属氟化物电极在充放电过程中有很明显的极化现象。为了增加这类电极的导电性, Badway 等[7]通过高能球磨法制备了 FeF3/C 纳米粉末电极材料,其动力学特性得到了很大的 改善,在 2.8-3.5V 之间得到了高达 200mAh/g 的可逆容量,它对应于 Fe3+转变为 Fe2+的过程。 Makimura 等[8]通过脉冲激光沉积制备了 FeF3 薄膜电极。电化学表征表明它在 1.0-3.5V 之间具有良好的可逆性,容量约为 600mAh/g,但其放电平台要明显低于 FeF3 粉末样品。这 归因于粉末样品中添加了至少 15%的 C 材料,而薄膜 FeF3 中没有添加任何导电剂,表明导 电剂的引入显著地改变了 FeF3 电极材料的动力学特性。另外还有人对 CoF2、NiF2、CuF2 和 MnF2 [9]等薄膜电极材料的电化学性能进行了研究[10]。由于金属氟化物作为锂二次电池正极 材料的优良性能,必将是很有应用前景的一类正极材料。 三 含氟电解质 锂离子电池目前主要包括液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。虽然 其电解质分为液态电解质和固态电解质,但其使用的电解质锂盐和工作原理基本相同,均包 括无机阴离子盐以及有机阴离子盐两类。 3.1 电解质盐 电解质锂盐作为锂离子电池的基础原料之一,直接影响着锂离子电池的工作性能。电解 质锂盐多种多样,从其电离和离子迁移的角度来看,一般是阴离子半径大的锂盐较好。目前 离子电池中常用的锂盐可分为无机阴离子盐如 LiAsF6、LiPF6 和 LiPF4 等以及有机阴离子盐 如 LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)等两类。LiAsF6 对碳负极电化学性能最好,但其 毒性较大使用受限。六氟磷酸锂(LiPF6)是目前技术条件下成功商用的锂盐,有以下优点: 在电极上,尤其是碳负极上,形成适当的 SEI 膜;对正极集流体实现有效的钝化,以阻止其 溶解;有较宽广的电化学稳定窗口;在各种非水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率;有 相对较好的环境友好性。但由于 LiPF6 热稳定性和化学稳定性较差[11],对进一步提高动力和 储能电池的安全性能和循环性能等有着不能忽视的阻碍作用。 目前对锂盐的研究一是对 LiPF6 的改性,其次是寻找能代替 LiPF6 的新型锂盐。Kita 等 [12]通过对多种含 C-F 基团的有机锂盐的筛选,发现[(CF3)2CHOSO2]2NLi 具有最好的循环性 能,通过 XPS 分析发现负极表面含有该酰亚胺的成分,说明该盐同其它有机物一起参与了 SEI 膜的形成。与 LiPF6 相比,双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有稳定性高、低温性能优异、环境 更友好等明显优点[13],有望成为新一代动力锂离子电池电解质用锂盐,但因对正极铝集流 体有腐蚀未实现产业化。另有研究表明[14],两种锂盐联合使用的效果要优于单独使用任何 一种锂盐。联合使用两种锂盐的电解液中,石墨电极可以在 80℃循环 100 多次,并且保持 较高的容量和稳定性。他们认为联合使用两种锂盐的独特效果在于 F-和 PF3(CF2CF3)3-之间 发生了一种亲核反应,这个反应通过形成新的 P-F 键和 HCF2CF3,抵消了微量 HF 的副作用。 这个作用对于石墨负极的性能和电解液的安全性都十分有利。 3.2 固体电解质 锂离子电池固态电解质比液态非水电解质更安全、更可靠。它可减轻甚至消除电解质与 电池材料之间发生的化学反应,可避免液态电解质电池中的液体渗漏,便于制备各种形状的 电池,还可能提高电池的体积比容量,被认为是克服目前液态电解质的缺陷,改善锂离子电 池性能的重要材料[15]。 3.2.1 纯固态聚合物电解质(SPE) 固态聚合物电解质电池其电解质为聚合物与盐的混合物,在常温下导电性低,故考虑将 其用作高温电池。按照 Wright 的分类法[16],以聚氧化乙烯(PEO)无溶剂体系为代表的纯固态 聚合物电解质可以分为“耦合”体系、“单离子”体系和“解耦合”体系。聚醚与盐的络合 体系是一种典型的“耦合”体系。提高干态聚合物电解质电导率有两种途径:抑制聚合物链 的结晶,提高聚合物链的迁移能力,从而提高锂离子的迁移能力;提高载离子浓度。因而共 聚、接枝、交联、超支化以及共混、复合等方法是提高聚合物电解质体系性能的有效手段。 Kim[17]合成了线型磷酸酯无规聚合物,复合 LiCF3SO3,聚乙二醇和聚丁二醇作为柔顺链, 提高了链段的运动能力,从而提高离子输运性能,体系在 25℃时电导率可达 8.04×10-5S/cm。 Hooper[18]制备了一系列含聚氧化乙烯侧链的双梳状聚硅氧烷,与 LiN(SO2CF3)2 复合,25℃ 时的电导率最高可达 4.15×10-4S/cm。Rajendran[19]制备了含有 PMMA、PVdF、LiClO4 聚合 物电解质体系。PVdF 的加入使得结晶受到抑制;同时 PVdF 的加入又会使极性基团的密度 降低。两者的综合效应使聚合物电解质组成在[0.25PMMA/0.75PVdF]10-LiClO4 时,电导率达 到最大,在 30℃时的电导率为 3.14×10-5S/cm。“单离子”体系中,阴离子固定在聚合物基体 上,而只有阳离子迁移,从而可以避免极化现象,有利于提高锂离子电池的性能。体系中锂 离子如果容易解离和迁移,则可以得到较好的性能。Cowie[20]将聚(氧化乙烯甲氧基)丙烯酸 酯和 1,1,2-三氟丁烷磺酸丙烯酸酯锂共聚,合成出了一种新型的单离子梳状接枝聚合物电解 质。室温电导率可以达到 10-5S/cm,其中氟原子的吸电子效应对电导率的提高有利。 3.2.2 凝胶聚合物电解质(GPE) (1)GPE 膜的组成与特点 GPE 与 SPE 的主要区别在于前者含有液体增塑剂,而后没有。GPE 具有液体电解质电 池体系中的隔膜与离子导电载体的功能。按聚合物基体不同 GPE 可分为聚醚(PEO)系、 聚丙烯腈(PAN)系、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)系、聚偏氟乙烯(PVdF)系和其他类型。 GPE 电池中的增塑剂提高了离子导电性,可在常温下使用。常用增塑剂一般有聚乙烯基吡 咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二 甲基甲酰胺(DMF)或者它们的混合物等。 (2)GPE 微孔膜的形态结构 具有多孔结构的聚合物基电解质膜即为微孔凝胶电解质膜,增塑剂和盐存在于聚合物基 质的孔状结构中。由于 Li+在液相中迁移最快,因此微孔结构含量、分布和形态对离子导电 率有较大的影响。相互连通且尺寸适宜的微孔可使微孔 GPE 具有较高的离子电导率。聚合 物种类、制备方法和增塑剂的不同都会直接影响聚合物膜中微孔的结构。 用相转移法制备微孔聚合物膜时,环境的湿温度、溶剂的挥发速度以及溶剂/非溶剂组 合的变化对聚合物膜的微孔结构会有影响。膜的表面性质、孔的形态和尺寸会影响电解液的 溶解和膜的力学性能,从而影响 GPE 的制备和加工,并且对锂离子的迁移速率也会有影响。 研究发现,海绵状孔结构的膜有较大的吸液率和很高的离子电导率,因为海绵状孔的分布较 均匀、孔形结构互相贯通、孔径在纳米级且分布范围较小。Stephan[21]以聚偏氟乙烯-六氟丙 烯为聚合物基体,LiPF6 为锂盐,VEC:VDMC=1:1 为增塑剂,考察溶剂对 GPE 形态的影响, 发现使用正己烷与正戊烷为溶剂时,GPE 膜表面的孔洞分布均匀、大小均一。 将无机纳米粒子添加到 GPE 中可以破坏结晶聚合物链的规整性,降低聚合物的玻璃化 转变温度和结晶度从而提高离子电导率。同时无机纳米粒子在增强的同时,使体系粘度增加, 改善聚合物电解质和电极之问界面的稳定性。 3.2.3 PVdF 基 GPE PVdF是一种结晶度 30%-50%的聚合物,大分子链上的C-F基团是很强的电子收缩基团, PVdF 基聚合物电解质具有较高的抗阳极氧化能力。PVdF 的介电常数高,有利于锂盐的电 离,提高载流子的浓度。1999 年 Boudin 等[22]采用相转化法制备了 PVdF 多孔性凝胶聚合物 电解质,以丙酮为溶剂,丁醇为非溶剂制备锂离子电池用聚合物隔膜。单一的 PVdF 聚合物 结构规整,制得的聚合物电解质膜容易形成结晶结构,不利于离子导电。可以通过共混方法 降低 PVdF 的结晶度,获得电导率符合要求、机械性能良好、电化学窗口稳定且电化学稳定 性能好的聚合物电解质膜。如 Song 等[23]用 PVdF/聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的混合物制 备了 GPE,室温电导率可达 4×10-3S/cm,0℃时的电导率为 1×10-3S/cm,电化学稳定窗口为 4.6V。Xi 等[24]用倒相法技术以聚偏氟乙烯和聚氧乙烯(PVdF-PEO)混合物为基体制备了新 的多微孔聚合物电解质,PEO 的加入明显地提高了 PVdF 基膜的微孔的结构,如孔径、孔隙 度和孔的连通性,因此常温下提高了离子电导率。当添加的 PEO 与 PVdF 的质量比达到 50% 最高能得到孔隙率 84%左右,离子电导率为 2mS/cm。这意味着 PVdF-PEO 混合物基多微孔 聚合物电解质可以作为电解质材料应用于高性能可充电锂离子电池。同时在以聚烯烃隔膜材 料为基体,涂覆 PVdF、PEO 等材料,适应于凝胶聚合物锂离子电池的复合隔膜的研究也有 大量的报道。 由于离子液体具有热稳定性好、不挥发、不燃烧、离子电导率高、电化学窗口宽等优点, 作为电解液,既可以起溶剂的作用,又可起电解质的作用。Kumar 等[25]报道由 NaCF3SO3 和离子液体(固定在 PVdF-HFP 内)形成的 GPE 具有良好的热和电化学稳定性,室温离子 导电率在 5.74×10−3S/cm。 静电纺丝是制备纳米纤维和各种功能性薄膜材料的有力手段。通过静电纺丝制备的纤维 膜具有孔径小、孔隙率高、纤维均一性好、机械强度高等优点[26]。Gao 等[27]采用静电纺丝 制备了 PVdF 膜,与 Celgard™2400(PP 膜)相比,表现出更好的循环伏安性能和充放电性 能。Hwang 等[28]静电纺丝制备 PVdF 纳米纤维隔膜用于高速放电二次电池。高达 48%的孔 隙率,较高的电解液吸收率(142wt%),热稳定性好(空气中 135°C)。 3.2.4 P(VdF-HFP)及其改性 GPE P(VdF-HFP)共聚物因其良好的化学稳定性、力学性能和较低的结晶度而倍受关注。共 聚物中 HFP 的作用是降低 PVdF 均聚物的结晶度,从而增加它在液体电解质中的膨胀。 VdF-HFP 共聚改性树脂因其保持了 PVdF 树脂原有的热稳定、耐腐蚀、较大的介电常数、较 高的机械强度和改性后的易溶解、柔韧性好等特点,是制备聚合物锂离子电池隔膜较为理想 的材料[29]。P(VdF-HFP)基 GPE 与 PVdF 基 GPE 相比具有更高的离子迁移率和电导率[30],同 时也与增塑剂、锂盐种类等有关[31]。 (1)P(VdF-HFP)的制备 制备 P(VdF-HFP)基 GPE 的方法有萃取法、相转移法、直接法和热致相分离法等多种。 为克服传统制备凝胶聚合物电解质过程中对氧和湿度的苛刻要求,美国 Bellcore 公司(现 Tellcordia)用萃取法 [32]研制出一种使用 P(VdF-HFP)基 GPE 的锂离子电池:将共聚物 P(VdF-HFP)和邻苯二甲酸二丁脂(DBP)溶解在丙酮中,然后丙酮挥发得到 DBP 增塑的聚 合物膜。将该膜浸入乙醇或乙醚(非溶剂),DBP 被萃取而得到多孔膜,有较高的孔隙率, 最后吸附电解液成为 LiGPE 膜,导电率在 10-3S/cm 以上;从而使凝胶聚合物电解质研究进 入了一个新的阶段。LiGPE 膜的制备过程复杂、对环境要求高,是该方法的主要制约因素。 Pu 等[33]用相转移法制备了 P(VdF-HFP)基微孔 GPE,以丙酮为溶剂,水为非溶剂。该方法与 萃取法相比,制膜工序简单,制备的 GPE 电导率较高;但要求严格的湿温度条件以控制溶 剂的挥发,重现性较差。Jiang 等[34]以 DMF 为溶剂,用直接法制备了 P(VdF-HFP)基微孔 GPE, 在整个制膜过程中无需使用增塑剂,避免了萃取环节,对温度、湿度条件要求低,简化了制 膜工序。徐又一等[29]则采用热致相分离技术成功制备出 P(VdF-HFP)多孔膜,由多孔膜制得 的 GPE 膜,其吸液率和电导率也降低,但多孔膜的力学性能提高,在 20℃时的电导率超过 2×10-3S/cm,电化学窗口大于 4.5V。 (2)P(VdF-HFP)与其他聚合物复合 P(VdF-HFP)与其他聚合物复合可以有效降低结晶相比例,增加无定型相比例,从而增 大吸液率提高离子电导率。与 P(VdF-HFP)共混的聚合物通常有 PEO、PMMA、PAN 和 PVC 等。唐致远等[35]将通过共聚反应制备的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-锂丙烯酸甲酯(PMAML) 与 PVdF-HFP 共混得到 GPE,室温下离子电导率为 2.5×10-3S/cm,电化学稳定窗口为 4.5V。 Wang 等[36]将 P(VdF-HFP)与 PVP 共混,所得的 GPE 膜可吸收自身质量 62%的电解质溶液, 所得的GPE室温离子电导率在 1.6×10-3S/cm。Choi等[37]将 P(VdF-HFP)与聚醋酸乙烯酯(PVAc) 共混,当 m[P(VdF-HFP)]:m(PVAc)=7:3 时,共混物可吸附聚合物膜自身质量 3 倍的电解 质溶液,所得 GPE 的室温离子电导率达 2.3×10-3S/cm。Subramania 等[38]采用相转化法,用 P(VdF-HFP)与 PAN 制备 P(VdF-HFP)/PAN 共混物,室温离子电导率为 3.41×10-3S/cm,电化 学稳定窗口为 4.82V。唐定国等[39]用 P(VdF-HFP)和交联剂新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)共 混制备了一种具有互穿聚合物网络结构的 GPE,当 m[P(VdF-HFP)]:m(NPGDA)=1:1 时, 室温离子电导率为 6.99×10-3S/cm,电化学稳定窗口为 4.8V,制备的聚合物锂离子电池,电 化学性能较好。 (3)P(VdF-HFP)掺杂无机纳米粒子 在 P(VdF-HFP)中添加无机物是对 GPE 进行改性的另一种有效方法。分散在 P(VdF-HFP) 聚合物膜中的无机纳米粒子,不但提高了聚合物膜的力学性能,而且干扰了聚合物链段的规 整排列,使膜保持高度无定形态,降低了聚合物膜基质的结晶度,增加了 GPE 膜的孔隙率, 使 Li+在 GPE 中的迁移加快,电导率提高。在 P(VdF-HFP)中添加的无机物,通常有 SiO2、 Al2O3、ZrO2、TiO2和 CuO 等。如 Saikia 等[40]在 P(VdF-HFP)基凝胶体系中加入 SiO2,制备 了 GPE 膜,室温离子电导率可达 6.6×10-3S/cm。SiO2 粒子抑制了聚合物的结晶,增加了电 解质无定型区域的比例,为 Li+的迁移提供了通道,有利于提高电解质膜的电导率。Stolarska 等[41]按照 Bellcore 方法制备了含有 PVdF-HFP 和表面改性的 AlO3或者 TiO2的凝胶高分子电 解质膜。添加了填充物的聚合物膜的离子电导率有很大提高。与没有添加填充物凝胶电解质 膜相比,具有稳定的界面阻力,且锂的迁移数也明显增加。Vijayakumar 等[42]采用相转化法 制备了 P(VdF-HFP)/纳米 CeO2 微孔膜,NMP 为溶剂水为非溶剂,浸在 1.0mol/LLiClO4 的 EC/DMC(v/v=1:1)电解液中形成 GPE 膜。优化条件下(8wt%CeO2)吸液率达 150%,室温 最大离子导电率 2.47×10−3S/cm,界面电阻低,电化学稳定窗口达 4.7V(vs. Li/Li+)。 (4)离子液体改性 P(VdF-HFP) 离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐,也称为低 温熔融盐。室温离子液体具有非挥发特性、几乎没有蒸汽压、导电性良好(咪唑类离子液体 室温电导率可以达到 10-2S/cm)、电化学稳定窗口较宽、具有较宽的稳定温度范围、无可燃 性等特点。这些特点使离子液体具备应用于锂离子电池电解质的条件。Fuller 等[43]最先将离 子液体与 P(VdF-HFP)复合,形成一种耐高温性能良好的弹性自撑膜。当离子液体与 P(VdF-HFP)的质量比为 2:1 时,室温下的电导率为 10-3S/cm,100℃时的电导率大于 10-2S/cm。 Jia 等[44]利用超临界将离子液体沉积到静电纺成的 PVDF-HFP 膜上,发现在热退火后膜依然 保持良好透明性和离子导电性。Ferrari 等[45]将 PVdF-HFP 与离子液体共混的同时加入介孔 或纳米 SiO2 制备 GPE,室浊导电性均高于 0.25mS/cm,然而介孔填充物保证了更高的锂离 子迁移数,更稳定的电化学界面和更好的循环性能。 3.2.5 其他含氟材料 GPE 除 P(VdF-HFP)外,其他用于 GPE 的含氟材料报道较少。Appeteechi 等[46]以 2,5-二(叔丁 基-过氧基)-2,5-二甲基乙烯为交联剂,制备了聚氟硅酮(PFSi)/P(Si-PE)的聚合物,发现聚合物 的溶胀性极好,溶胀后的聚合物质量增加 65%-130%,是纯 PFSi 和 P(Si-PE)膜的 5-10 倍; 聚合物的离子电导率高达 1×10-3S/cm,这比纯 PFSi 和 P(Si-PE)膜高 2-5 个数量级。同时复合 膜电化学性能良好,在高达 5V 时电化学性能稳定。这表明与共聚一样,交联也是一种有效 减小晶区比例的方法。 四 总结与展望 随着电子产品的对高比能量、长寿命电池的需要越来越迫切,从目前看来,单独的某种 材料已经无法完全满足这个要求。电极和电解质材料是锂离子电池中的核心组成之一,对电 池性能起到决定性的作用,也是目前锂离子电池进一步发展所受到的主要制约,寻找新的电 极和电解质材料和改善传统材料成为现在该领域研究的主要目标。含氟材料比传统材料结构 稳定性好、耐腐蚀、安全性高、与电解质相容性强,开发和使用热稳定性高的含氟材料是将 来改善锂离子电池安全性能的有效途径和努力的方向。 参考文献 1 Amatucci GG, Pereira N. 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