基于PVDF-HFP复合固态电解质的制备及其性能研究

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目前商业化锂离子电池的电解液以液态有机酯类为主,当电池发生剧烈撞击、内部短路等异常情况时,容易发生自燃,甚至爆炸的危险。与液态电解液相比,固态聚合物电解质具有宽的电化学稳定窗口、不易燃、好的化学兼容性和优异的机械性能等特点。因此,固态聚合物电解质可以显著提高锂电池的安全性,但也存在室温锂离子电导率低的问题。为了提高聚合物固态电解质的离子电导率,本实验在聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)聚合物中引入有机锂盐(双三氟甲基磺酰亚胺锂,LiTFSI)和无机固态锂离子导体Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP),然后采用溶液浇铸法制备了PVDF-HFP/LiTFSI/LATP复合固态电解质膜(CSE)。该复合固态电解质不仅具有较高的锂离子电导率(3.76×10-4 S/cm),还具有较高的锂离子迁移数(0.462)和较宽的电化学稳定窗口(4.5 V)。以复合固态电解质、金属锂负极、磷酸铁锂正极组装的全电池中,经过100次循环后,容量仍能达到145 mAh g-1,库伦效率>99.5%,该课题为将来设计和制备实用型的固态电解质提供了新的解决方案和思路。