锂内盐两性离子聚合物电解质的制备与电化学性能研究

作     者：刘书畅 吴海莹 张灵志 Shu-chang Liu;Hai-ying Wu;Ling-zhi Zhang

作者机构：中国科学院可再生能源重点实验室、广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室、中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学合肥230026 

出 版 物：《高分子学报》 (Acta Polymerica Sinica)

年 卷 期：2024年第55卷第3期

页      面：296-308页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：中科院科技服务网络计划(STS)东莞专项(项目号20211600200331) 东莞市重点领域研发项目(项目号20221200300112)资助 

主　　题：锂金属电池 聚合物电解质 两性离子聚合物 聚乙烯醇 

摘      要：与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝技术将不同质量比的P(AMPSLi-IL)和聚乙烯醇(PVA)制备为一系列的纳米纤维膜(PVA-P(AMPSLi-IL)),其热分解温度为280℃,其中PVA9-P(AMPSLi-IL)1的拉伸强度最大为13.8 MPa.将双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)溶于碳酸乙烯酯(EC)中,配制1 mol·L^(-1)的溶液作为基础电解液.纤维膜在基础电解液中,以二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)作为交联剂原位凝胶化得到电解质膜.优化后的PVA9-P(AMPSLi-IL)_(1)基电解质室温离子电导率高达2.87×10^(-3) S·cm^(-1),锂离子迁移数高达0.85.而且该电解质的氧化电位为4.34 V(versus Li/Li^(+)),优于基础电解液的3.92 V(versus Li/Li^(+)).在锂锂对称电池中该电解质能保持超过1800 h的稳定循环,展示了对锂金属极佳的界面稳定性.将该电解质应用于磷酸铁锂半电池,0.5 C下其初始放电比容量为145.7 mAh·g^(-1),200圈后的容量保持率达79.0%.