聚合物鋰電池如今作為一種可充電、高比能量的裝置已得到廣泛的開發(fā)與研究。這些電池是由鋰或碳負(fù)極(陽(yáng)極),與此相對(duì)應(yīng)的高電位嵌入式正極(陰極),一種聚合物電解質(zhì)構(gòu)成的。由于聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用,使開發(fā)一種具有更高安全性并且可以隨意扭曲變形的電池成為可能。鋰離子電池對(duì)聚合物電解質(zhì)的性能主要要求是離子電導(dǎo)率高、電化學(xué)性能和熱性能穩(wěn)定、機(jī)械性能柔韌、機(jī)械強(qiáng)度高等。表征電解質(zhì)性能的主要參數(shù)有離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定窗口、鋰離子遷移數(shù)等。
要提高聚合物電池電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,可以通過提高聚合物的帶電粒子數(shù)和帶電粒子的遷移速度來實(shí)現(xiàn)。如鋰鹽LiCIO,LiBF4,LiN(CFaSOz)2,LiSCN,LiC凡COa等,由于離解能小,在介電常數(shù)高的聚合物中一般都具有較高的離子電導(dǎo)率。在鋰離子電池中使用復(fù)合碳電極,同時(shí)以AMS基膠體聚合物作為電解質(zhì),表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。
在聚合物的介電常數(shù)不變的情況下,增加帶電粒子遷移速度也可以提高聚合物的離子電導(dǎo)率。鋰鹽在電解質(zhì)中離解成自由離子的數(shù)目越多,離子遷移越快,電導(dǎo)率越高,溶劑的介電常數(shù)越大,鋰離子和陰離子之間的靜電作用越小,自由離子數(shù)目也越多。但介電常數(shù)大的溶劑,粘度也大,反而會(huì)使離子遷移速度減慢。
對(duì)溶質(zhì)而言,當(dāng)鋰鹽濃度增大時(shí),電導(dǎo)率增大,但電解質(zhì)粘度也相應(yīng)增大;另外,鋰鹽中的陰離子半徑越大,晶格能越小,鋰鹽越容易離解,但粘度也相應(yīng)增大。由于上述因素的相互作用,使得在特定的電解質(zhì)中,電導(dǎo)率的極大值一般是鋰鹽濃度在1.1-1.2mol?I之間。因此可將一種介電常數(shù)大的溶劑與一種或幾種粘度低的溶劑混合,通過調(diào)整各組分的配比(體積比),以獲得聚合物鋰離子電池導(dǎo)電率較高的電解質(zhì)。
電導(dǎo)率的測(cè)量可以采用阻抗法。該方法是將待測(cè)的電解質(zhì)膜置于兩個(gè)惰性電極(如不銹鋼電極)之間,使用以不銹鋼作為電極的旁路電池測(cè)量電導(dǎo),由使用碳電極或鋰電極的單體電池來對(duì)電極界面現(xiàn)象進(jìn)行研究。測(cè)定電池的阻抗特性曲線,即用電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率表示。