水性聚氨酯在鋰離子電池聚合物電解質(zhì)中的應(yīng)用
聚合物電解質(zhì)是指相對(duì)分子質(zhì)量大的聚合物本體(包括共混)與鹽混合并添加無(wú)機(jī)填料所構(gòu)成的體系,具有高分子傳導(dǎo)性,它是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型固體電解質(zhì)材料。在鋰離子電池中,聚合物電解質(zhì)與傳統(tǒng)液體電解質(zhì)相比,具有質(zhì)輕,成膜性、黏彈性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),克服了電池工作中的漏液和體積變化問(wèn)題。同時(shí)可以充當(dāng)電池的隔膜,將電池的正極與負(fù)極分割開來(lái),形狀上可以做到模型化(最薄0.5mm)、任意面積化和任意形狀比,大大提高了電池造型設(shè)計(jì)的靈活性,復(fù)合便攜式電子產(chǎn)品向小型化、輕量化和薄型化的發(fā)展方向。聚合物電解質(zhì)在電池等化學(xué)器件制備方面的巨大應(yīng)用潛力正吸引著研究者的廣泛興趣。

鋰離子電池聚合物電解質(zhì)需同時(shí)滿足以下幾個(gè)基本要求:室溫電導(dǎo)率大于10-3?S/cm數(shù)量級(jí);化學(xué)、熱力學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性好;鋰離子遷移數(shù)t+應(yīng)該接近于1;良好的機(jī)械加工性能。目前研究比較成熟的聚合物鋰離子電池電解質(zhì)體系有:聚乙烯氧化物(PEO)、聚丙烯晴(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氨酯(PU)等。
聚氨酯具有典型的兩相結(jié)構(gòu),其聚醚作為軟段可與堿金屬鹽發(fā)生溶劑化作用,促進(jìn)帶電粒子的傳輸,保證固體電解質(zhì)具有一定的導(dǎo)電性;由氨基甲酸酯等極性集團(tuán)形成分子硬段,可以產(chǎn)生物理交聯(lián)點(diǎn),使其具有良好的力學(xué)性能和成膜性。因此,選用聚氨酯作為基體,可兼顧聚合物固體電解質(zhì)的電學(xué)性能和力學(xué)性能,可以期望通過(guò)一定的分子設(shè)計(jì)得到具有優(yōu)良力學(xué)性能和離子導(dǎo)電性能的新型聚氨酯聚合物電解質(zhì)。