锂离子聚合物常温固体电解质的研究进展

综述了锂离子电池聚合物常温固体电解质的最新研究进展。主要关注的是电化学性能，尤其是室温下的离子电导率。对性能较好的聚合物固体电解质体系进行了概述。     

离子液体基聚合物的结构对染料敏化太阳能电池性能的影响研究

设计合成了分别悬挂磺酸官能团、磺酸锂官能团和烷基链官能团的三种结构的离子液体基聚合物,用于聚合物凝胶电解质的制备,并应用于染料敏化太阳能电池中.结果发现这三种聚合物含量的变化对电池性能的影响有较大差别.悬挂普通烷基链官能团的离子液体基聚合物(P-CH₃I)的加入,由于增加了电解质的粘度,使得电池的性能随着P-CH₃I含量的增加而变差;悬挂磺酸锂官能团的离子液体基聚合物P-LiI加入使电池的性能略微下降,而悬挂磺酸官能团的离子液体基聚合物P-HI加入到离子液体电解质后,在一定浓度范围内能改善离子的扩散等性能,从而使基于这种离子液体基聚合物的电池的光电性能相对较好.并通过电解质AFM微观形貌的研究解释了这三类电解质中离子扩散的差异以及光电性能的差别.     

固态聚合物电解质研究进展

开发下一代高安全且高能量密度能源体系是新能源产业进一步蓬勃发展的关键。将易燃易爆的液态电池替换为固态电池是一项极具前景的工作。在固态电解质中,聚合物电解质由于其高安全性、粘弹性及其良好的界面相容性等成为广泛研究的对象。但是在室温下其离子电导率仍然偏低,需要在高温下才能达到一定的电池性能。因此,在提升聚合物电解质常温离子电导率的同时,还需要进一步研究和改善电解质/电极之间的界面问题,降低界面阻抗。本文从固态聚合物的优缺点出发,介绍了不同固态聚合物电解质的性能及其离子传输机理,展望了固态聚合物电解质的最新研究进展和发展方向。     

离子液体在锂离子电池中的应用研究进展

离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环境友好、电化学稳定窗口和液程范围宽等优点,在锂离子电池领域应用前景广泛。本文按照离子液体作为电解质溶剂、与传统电解质复配或与聚合物电解质结合的应用方式,总结其对电池的安全性和热稳定性的影响,并综述了近年来离子液体在锂离子电池电解质中的应用研究进展。     

锂二次电池中的原位聚合电解质

聚合物电解质主要分为凝胶聚合物电解质和固态聚合物电解质两种类型,均能够提升锂二次电池的性能。其中,凝胶聚合物电解质是利用增塑剂实现聚合物基质的凝胶化,将有机液态电解液固定在三维网络结构中,因此同时具备液态的离子扩散速率和固态材料的机械性能;而固态聚合物电解质是一种完全没有液态电解质的体系,利用聚合物基体的极性实现锂盐的解离,以聚合物分子链的运动实现离子传输。相对于传统的非原位法制备的聚合物电解质而言,原位聚合反应制备的聚合电解质能够有效改善电解质与电极的界面相容性、简化电池组装工艺、降低制造成本。本文综述了当前原位聚合电解质在锂二次电池中应用的研究进展,并展望了原位聚合电解质的应用前景和未来挑战。     

固态聚合物电解质的锂离子传导机理与研究进展

锂离子电池(lithiumionbatteries,LIBs)在储能领域已取得了巨大的成功.然而,商用LIBs含有高挥发性易燃有机电解液,使其存在严重的安全隐患.固态聚合物电解质具有解决相应安全性问题的潜力,有望成为下一代高安全性全固态LIBs的电解质材料.然而,固态聚合物电解质存在离子电导率不高等问题,限制了其在固态LIBs中的实际应用.研究者们为了提高该类电解质的离子电导率、锂离子迁移数等综合电化学性能,已在寻找新锂盐、对聚合物进行改性以及向聚合物电解质中添加填料等方面进行了较多的研究.本文简要概述了固态聚合物电解质的锂离子传导机理以及在提高固态聚合物电解质综合电化学性能方面的研究进展.     

静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质的研究进展

凝胶聚合物电解质(GPEs)可以解决传统电池的漏液问题和低能量密度问题,提高电池的安全性能,使电池轻便化,薄型化和外形多样化。静电纺丝技术可以控制纤维的直径和孔隙率,平衡GPEs离子电导率和力学性能,实现两者的共同提高,引起众多学者的研究兴趣。重点对聚偏氟乙烯(PVDF)电纺膜基凝胶聚合物电解质和聚丙烯腈(PAN)电纺膜基凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能的研究进展进行了介绍,并对静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质存在的问题和研究方向进行了探讨。     

可拉伸聚合物基复合固体电解质研究进展

未来可穿戴电子器件和系统需要柔性电池提供致密、 安全且可靠的电能源保障. 发展兼具可拉伸性和高离子电导率的固体电解质技术是实现全固态锂电池柔性化, 进而满足上述要求的关键之一. 本文综合评述了提升聚合物基复合固体电解质离子传导性能的主要机制和研究进展, 分析了在不同尺度下解耦离子传导和力学承载功能, 进而在弯折、 拉伸等形变工况下维持离子传导性能稳定的策略, 介绍了有助于推动可拉伸聚合物基复合固体电解质研究的几类先进表征技术, 并展望了未来研究工作的重点方向.     

锂离子电池凝胶聚合物电解质的研究进展

由于凝胶聚合物电解质具有较好的机械加工性能和安全性能以及较高的室温离子电导率,因而得到广泛的研究与应用。综述了聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氧化乙烯等锂离子电池凝胶聚合物电解质近几年的研究进展,主要介绍了这些凝胶聚合物电解质体系性能的优缺点以及对其改性研究的各种探索。特别是对目前研究最广泛的聚偏氟乙烯体系的改性进行了较为详细的论述。其中,添加无机纳米粒子的改性是目前的研究热点,是凝胶聚合物电解质的发展趋势,并对凝胶聚合物电解质的未来发展作了展望。     

锂离子电池非水电解质中Li迁移特性

电解质是锂离子电池的重要组成部分之一，其中Li＋的迁移特性对电池性能具有显著影响。本文综述了用于锂离子电池的凝胶、聚合物和非水液态电解质中Li+迁移特性的研究进展，分析了影响Li＋迁移的主要因素，并提出了进一步的研究重点和新的研究方法。     

高锂离子电导的有机-无机复合电解质的渗流结构设计

固态聚合物电解质被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和循环性能的关键材料,但仍然存在离子电导率低,界面兼容性差等问题。近年来,基于无机填料与聚合物电解质的高锂离子电导的有机-无机复合电解质备受关注。根据渗流理论,有机-无机界面被认为是复合电解质离子电导率改善的主要原因。因此,设计与优化有机-无机渗流界面对提高复合电解质离子电导率具有重要意义。本文从渗流结构的设计出发,综述了不同维度结构的无机填料用于高锂离子电导的有机-无机复合电解质的研究进展,并对比分析了不同渗流结构的优缺点。基于上述评述,展望了有机-无机复合电解质的未来发展趋势和方向。     

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物基微孔-凝胶聚合物电解质的研究进展

综述了近年来偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene),P(VDF-HFP)]基微孔-凝胶聚合物作为锂离子电池聚合物电解质的研究进展,内容包括该类聚合物电解质的制备方法及其改性,并展望了其发展趋势.随着技术的进一步发展,完全可以制备出性能优良的聚合物锂离子电池.     

无机纳米粒子在复合聚合物电解质中作用的研究进展

聚合物电解质材料已经成为当前锂离子电池研究领域的热点之一。复合化是有效提高聚合物电解质材料性能的有效手段。本文从纳米粒子掺杂的角度,综述了近年来无机纳米粒子对复合聚合物电解质(CPE)体系的离子电导率、锂离子迁移数的影响,并介绍了四种初步解释了无机纳米粒子在复合聚合物电解质中的作用的机理;讨论了无机纳米粒子对CPE体系/电极界面稳定及相容性的影响;提出了无机纳米粒子掺杂的复合聚合物电解质研究的三个热点方向。     

Composite gel membranes: a new class of improved polymer electrolytes for lithium batteries

Novel composite, gel-type polymer electrolytes have been prepared by dispersing selected ceramic powders into a matrix formed by a lithium salt solution contained in a poly(acrylonitrile) (PAN) network. The electrochemical characterization demonstrates that these new types of composite gel electrolytes have high ionic conductivity, wide electrochemical stability and, particularly, high chemical integrity (no liquid leakage) even at temperatures above ambient. These unique properties make the composite gel membranes particularly suitable as electrolyte separators in lithium ion polymer batteries.     

锂电池用嵌段共聚物电解质的研究进展

离子导体嵌段共聚物电解质作为一种固态锂电池导离子材料引起了人们的广泛关注。嵌段共聚物的自组装行为为设计微观尺寸有序结构提供了一种可能。这种有序纳米结构既保证聚合物电解质良好的机械性能,同时又拥有与其它聚合物电解质相当的离子电导率,为进一步组装高性能、易加工的锂电池器件提供了一种可能。本文综述了聚氧化乙烯型嵌段共聚物和单离子型嵌段共聚物,并总结了近期嵌段共聚物电解质的形貌影响离子电导率的实验研究结果,最后评述了嵌段共聚物电解质面临的挑战,并对未来研究进行了展望。     

全固态薄膜锂离子电池

本文介绍了聚合物薄膜锂电池以及全固态无机薄膜锂电池,主要对全固态无机薄膜锂电池的发展过程以及其阴极材料、阳极材料、无机固态电解质的性能和制备技术进行了综述;同时介绍了全固态薄膜锂电池结构的研究,并提出了全固态薄膜锂电池现阶段研究存在的问题以及一些解决办法.     

Challenges and Development of Composite Solid Electrolytes for All-solid-state Lithium Batteries

All-solid-state lithium batteries are considered to be a new battery system with great development potential and application prospects due to the advantages of high energy density and high security.As a key component of all-solid-state lithium batteries,the development of solid-state electrolytes has received extensive attention in recent years,but most solid electrolytes still exhibit problems,such as low ion conductivity and poor interface compatibility.The design of composite solid-state electrolyte materials with both excellent electrochemical and mechanical properties is an effective way to develop all-solid-state lithium batteries.This review introduces different types of pure component solid electrolytes and analyzes their respective advantages and characteristics firstly.Furthermore,the research progress of composite electrolytes in preparation method,ionic conduction,suppression of lithium dendrites,and the improvement of electrochemical performances are reviewed from the perspective of composite electrolyte structure design,which is to meet different performance requirements.And the future development direction and trend of composite electrolytes are prospected.     

Critical challenges and progress of solid garnet electrolytes for all-solid-state batteries

Significant safety problems and poor cyclic stability of conventional lithium-ion batteries, which based on organic liquid electrolytes, hinder their practical application, while all-solid-state batteries (ASSBs) are considered the most promising candidates to replace traditional lithium-ion batteries. As a critical component of ASSBs, solid-state electrolytes play an essential role in ion transport properties and stability. At present, the solid garnet electrolyte is considered as one of the most promising electrolytes because of its excellent performance. However, it still faces many challenges in ionic conductivity, air stability, electrode/electrolyte interface, and lithium dendrites. Therefore, this review is concerned about the up-to-date progress and challenges which will greatly influence the large-scale application of solid garnet electrolytes. Firstly, various ways to improve the ionic conductivity of solid garnet electrolytes are comprehensively summarized. Then, the stability of solid garnet electrolytes in the air is carefully discussed. Secondly, the latest progress in interface engineering between anode/cathode and solid garnet electrolytes treated by different methods is reported. The formation mechanism and influencing factors of lithium dendrites in the solid garnet electrolyte are systematically focused on. Finally, the development and innovation of composite solid garnet electrolytes and 3D garnet electrolytes are summarized in detail. Some important characterization techniques for studying the aforementioned problems are also summarized. Based on the current development of solid garnet electrolytes and solid-state batteries, further challenges and perspectives are presented.     

Enhancing the ionic conductivity in a composite polymer electrolyte with ceramic nanoparticles anchored to charged polymer brushes

Polymer electrolytes a re essential for next-gene ration lithium batteries because of their excellent safety record.However,low ionic conductivity is the main obstacle restricting their commercial application.Composites with nanoparticles are a promising route to overcome this obstacle.In this work,lithium polystyrene sulfonate brushes(LiPSS)is anchored to silicon dioxide nanoparticles with chemical bonding using atom transfer radial polymerization(SI-ATRP).The composite polymer electrolytes are made by mixing vinylene carbonate and nanoparticles via a facile in situ polymerization process.The ionic conductivity of composite polymer electrolytes is improved to 7.2×10^-4 S/cm at room temperature,which is attributed to the low degree of crystallinity of polymer electrolyte and the fast ion transport on the surfaces of polymer brush layers that act as a conductive network.The composite polymer electrolytes show a wide electrochemical window of approximately 4.5 V vs.Li^+/Li and excellent cycling performance retention of approximately 95%after 100 cycles at ambient temperature.The results also prove that surface groups of ceramic na noparticles are an important way to increase the electrochemical properties of composite polymer electrolytes.