一种新型凝胶态聚合物电解质的制备和性能.pdf

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) November Acta Phys. Chim. Sin., 2005, 21(11) ：1263 1268 1263 种新型凝胶态聚合物电解质的制备和性能* 唐定国1 刘建红2 慈云祥1 其 鲁1 1 2 ( 北京大学化学与分子工程学院, 北京 100871 ； 中信国安盟固利电源技术有限公司, 北京 102200) 摘要 采用一种新型胶联剂新戊二醇二丙烯酸酯(noepentyl glycol diacrylate, NPGDA) 和聚偏氟乙烯鄄六氟丙烯 (poly(vinylidene fluoride鄄co鄄hexafluoropropylene), PVDF鄄HFP), 液态电解液组成电解质混合溶液, 然后加入引发 剂并加热引发聚合反应制备了一种具有互 聚合 网络结构的凝胶态聚合物电解质, 可以用于制备聚合 锂离 子二次电池. 考察了不同PVDF鄄HFP/NPGDA 质量比对凝胶态聚合 电解质性能的影响. 结果表明, PVDF鄄HFP/ NPGDA 质量比可以影响凝胶态聚合 电解质的结构形貌、电化学特性以及聚合 锂离子二次电池的性能. 研 究发现, 当m(PVDF鄄HFP)/m(NPGDA)越1:1 时制备的凝胶态聚合物电解质具有较高的离子电导率和电化学稳定 -3 -1 + 窗口, 室温下分别为6.99伊10 S ·cm 和4.8 V (vs Li /Li), 以其为电解质制备的聚合 锂离子二次电池具有较好 的电化学性能. 关键词： 凝胶态聚合 电解质, 新戊二醇二丙烯酸酯, 互 聚合 网络, 热聚合, 聚合 锂离子二次电池 中图分类号： O646 聚合 锂离子二次电池是在液态锂离子二次电 聚合反应形成的凝胶态聚合物电解质, 其性能得到 池的基础上逐渐发展起来的一种新型锂离子二次电 一定的改善. 池, 具有较高的能量密度, 较好的安全性和更稳定的 本研究采用一种新型胶联剂新戊二醇二丙烯酸 循环寿命, 并且可以做成任何形状, 因此受到人们关 酯(NPGDA), 和聚偏氟乙烯鄄六氟丙烯(PVDF鄄HFP), 注[1鄄2] . 聚合 电解质是聚合 锂离子二次电池的关 液态电解液, 以及热引发剂组成混合溶液. 把该溶液 键组成, 不仅要具有较高的离子电导率, 还要具有良 注入到锂离子二次电池中于合适的温度下加热进行 好的电化学稳定性、环境友好性以及较好的机械强 热聚合反应, 可以在电池内部形成一种新型的具有 [3] 度 . 凝胶态聚合 电解质(gel polymer electrolytes, 互 聚合 网络结构的凝胶态聚合物电解质. 并对 GPEs)是目前研究较多的一类聚合 电解质. 通 凝胶态聚合物电解质的形貌、电化学特性以及所制 先制备聚合 膜或聚合 复合膜, 然后以此为隔膜 备的聚合 锂离子二次电池的性能进行了研究. 组装成聚合 锂离子二次电池. 当聚合 膜吸附电 [4鄄7] 解液后, 则形成了凝胶态的聚合 电解质 . 近来 1 实 验 Kim 等人[8]采用一种新方法制备凝胶态聚合物电解 1.1 试剂和仪器 质和聚合 锂离子二次电池. 但是这种采用单一胶 聚偏氟乙烯鄄六氟丙烯(PVDF鄄HFP, Kynar 2801, 联剂热聚合方法制备的凝胶态聚合 电解质往往机 Elf Atochem)使用前在85 益真空干燥24 h. 液态电解 械强度较差, 在电池充放电循环中可能与电极脱离,