曹发青, 焦玉聪

(东华大学 化学化工与生物工程学院，上海 201600)

锂离子电池由于其能量密度高、循环稳定性好、工作电压高、环境友好及无记忆效应等优点[1-2]，在手机与笔记本电脑等便携设备供能，以及新能源车动力汽车中有广泛应用。商业化锂离子电池由于采用液态电解质，存在严重的漏液安全隐患，并且还有循环稳定性较差等缺点[3-4]。使用聚合物电解质可以有效解决传统商业锂离子电池中存在的漏液等安全问题[5-9]。近年来，研究人员发现，单离子导体聚合物电解质可以通过固定阴离子的方式解决锂离子电池中存在的浓差极化问题，大幅提高锂离子迁移数并拓宽电化学稳定窗口，进而提高锂离子电池的循环稳定性[10-16]。

本文通过AMPS与Li2CO3反应制备AMPSLi单体，采用PVDF-HFP作为基底进行原位刮膜聚合，并加入DME与DOL作为增塑剂，制备了具有良好的柔性与力学强度的PVDF-HFP-PAMPSLi单离子导体凝胶电解质。这种AMPS与Li2CO3反应合成的 AMPSLi单体聚合后具有固定的阴离子基团与游离的Li+，固定的阴离子结构带来更强的负电荷离域能力，使Li+在体系中更容易发生解离，同时加入的DME与DOL增塑剂增大了聚合物的链段运动能力，进一步提高了锂离子在聚合物链间的传输速率。此外，PVDF-HFP-PAMPSLi单离子导体具有优异的离子传输能力与更高的迁移数，有助于避免体系内的浓差极化问题，并提高锂离子电池的容量与循环稳定性。将单离子导体凝胶电解质与LFP正极，Li负极共同组装半电池，采用循环伏安法及恒电流充放电法研究了其电化学性能。……