PEO基固态聚合物电解质体系的构建


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  第三届高比能固态电池关键材料技术大会,2022年1月7-8日,武汉。

中国粉体网讯  PEO,聚环氧乙烷(聚氧化乙烯),是分子量≥104gmol-1的一类固态高分子聚合物,具有线性、规则的螺旋结构,在该分子量下呈现高度有序的结晶态,熔点因分子量的不同在63-67°C之间,自身具有稳定的物理和化学性质,并且无毒无害,是一种广泛应用于生产和生活中的高分子材料,也是目前已经实现商业化的固态聚合物电解质体系。法国Bolloré公司联合意大利著名汽车设计公司宾尼法利纳共同出品的Bluecar,采用的就是高温PEO体系组装的锂金属聚合物电池,其能量高达30kWh,电动车的最高运行速度为120kmh-1,驾驶距离可至250km,于2011年正式进入巴黎汽车租赁市场。


PEO基聚合物的发展历程要追溯至1973年,Wright等人首次发现PEO与碱金属离子络合物的导电性,随后在1979年,Armand等人研究并报道了PEO碱金属络合物在40~60°C时,离子电导率可以达到10-5Scm-1,并且具有优异的成膜性,有望实现在锂离子电池固态电解质方向上的应用。


近年来,随着锂电池应用领域的不断扩大,固态聚合物电解质由于①物理及化学性质稳定,与电极兼容性好;②柔性特质,对电极有良好的浸润;③一定的机械强度,可抑制Li枝晶的生长;④具有弹性,对电极体积变化有一定的承受能力;⑤从根源上避免了液态有机电解液的加入,消除了与其相关的副反应;⑥形状设计灵活,可实现一体化制作等优势,成为了最有望实现高能量、高安全的锂离子电池发展目标的有利候选,其中更以PEO基固态聚合物电解质优异的电化学性能使该体系的研究和改性再一次成为热潮。


PEO基固态聚合物电解质在以往的研究中,展现出了优异的电化学性能,是目前唯一实现产业化且应用于电动车体系的全固态锂电池体系。然而,PEO自身的半结晶态使其工作温度受限,不仅增加了电池体系设计的复杂性,而且PEO在熔融条件下不能完全避免电解质在电池内部分布的不均匀性,因此依然存在一定的安全隐患。


针对PEO自身室温离子电导率差等问题,2022年1月7-8日,由中国粉体网主办的“第三届高比能固态电池关键材料技术大会”将于湖北武汉东方建国大酒店举办,届时将邀请来自沈阳工业大学张宇航博士作《PEO基固态聚合物电解质体系的构建》报告。报告人将讲述不同温度适用的聚合物基固态电解质体系的构建:采用高分子聚合物的复合提高PEO基固态聚合物电解质的高温尺寸稳定性,并探究混合锂盐对其电化学性能的影响;通过小分子交联剂的加入提高PEO基固态聚合物电解质的室温离子电导率,从而构建性能优异的室温固态电池。



个人简历:


张宇航,博士研究生,硕士生导师,沈阳工业大学环境与化学工程学院。主要研究方向为高比能固态锂电池、固态聚合物电解质、有机电极、金属-有机配位化合物的电化学应用。目前主持辽宁省教育厅青年科技人才“育苗”项目等纵向课题3项,已发表SCI论文20余篇,其中1%高被引论文1篇,3%拓展高被引论文2篇;出版教材1部。


参考资料:


张宇航:面向高比能高电压LiNi0.5Mn1.5O4材料和高安全性PEO基室温固态锂金属电池的研究


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