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PPC/LAGP固态复合电解质制备与性能

2020-04-21张恒源刘建叶祁丽亚刘玮琳张师军

工程塑料应用 2020年4期

张恒源,刘建叶,祁丽亚,刘玮琳,张师军

(中国石油化工股份有限公司北京化工研究院,北京 100013)

相比于使用电解液的传统锂离子电池,使用固态电解质的固态锂离子电池具有设计性强、理论容量高、能量密度高、安全性能好等优势,成为了下一代电池的主要发展方向[1-5]。在多种固态聚合物电解质材料中,聚氧化乙烯(PEO)是一种较早且被研究人员研究最为深入的一种电解质基体材料[6-9]。但PEO易于结晶的特性使得它的室温Li+电导率不高,电化学稳定窗口窄,限制了其作为电解质基质的进一步发展。聚碳酸丙烯酯(PPC)是一种由二氧化碳和环氧丙烷合成的无定形脂肪族聚酯,其介电常数高,玻璃化转变温度(Tg)低,且绿色环保,是固态电解质的理想基体材料[10-13]。

为进一步提高固态聚合物电解质的Li+电导率,人们采用向聚合物中加入惰性无机填料(如SiO2,TiO2,CeO2等)[14-16]和活性无机填料(如快离子导体)[17-19]的方式来改善材料的Li+电导率。相比而言,无机快离子导体具有电导率高、电化学稳定窗口宽、离子迁移数高等诸多优点,受到了研究者的重视。He Xingfeng等[20]研究发现,在多离子共同运动下,需要跃迁的能垒较低,解释了无机快离子导体的作用机理。但由于无机快离子导体自身厚度大(>500 μm),电池的质量和界面阻抗随之增加使得单独使用它较为困难[21]。

在众多无机快离子导体中,钠离子快导体(NASICON)型电解质拥有电导率高(>10-4S/cm)、电化学稳定窗口宽(>6 V)两大显著优势,在NASICON型电解质中,Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)的化学稳定性较为突出[22-24]。……

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