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锂离子电池关键材料的现状与发展

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产业透视
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锂离子电池关键材料现状与发展
的
张世超 !!"#$#%&’"
!
锂离子电池正极材料
嵌锂化合物正极材料是锂离子
锂离子电池中占有较大比例（正负极材料的质量比例为 "#!$%#! ），因此正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前正极材料的研究主要集中于氧化锂钴、氧化锂镍等电极材料，与此同时，一些新型正极材料（包括导电高聚物正极材料）的兴起也为锂离子电池正极材料的发展注入了新活力，寻找开发具有高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子电池正极材料新体系是本领域重要研究内容。
! -./01+, 型层状结构的 ’()*+,、
尖晶石结构的 ’2-’()*+, 和岩盐相
电池的重要组成部分。正极材料在
’()*+,。层状 ’()*+, 氧原子采用
畸变立方密堆积序列，钴和锂分别占据立方密堆积中的八面体（ "/ ）和（ "3 ）位置；尖晶石结构的 ’()*+, 中氧原子为理想立方密堆积排列，锂层中含有 ,45 钴原子，钴层中含有 ,46 锂原子；岩盐相晶格中 ’( 7 和 )*" 7 随机排列，无法清晰地分辨出锂层和钴层。目前在锂离子电池中应用较多的是层状结构的 ’()*+,，其具有工作电压高、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好等优点，锂离子在键合强的
!&!
’()*+, 正极材料
’()*+ , 具有三种物相，即
!" 新材料产业
（ ()* +!""# ,-’./0 1-+$!%）
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!"#$ 层间进行二维运动，锂离子
电导率高，扩散系数为 %& )*? , +
’( $ ’%
方法。如采用 =4、 /> 、 ?4 、 @A 等元素对 5" 进行掺杂取代，以稳定层状材料结构、提高电化学性能并降低生产成本；在 B45"#$ 表面包覆 />$#C、 D$#7、 />D#.、 E26 等物质，改善电极材料与电解液间的恶性相互作用，减缓钴的溶解等。
B4=46$ 存在合成困难、结构相
变和热稳定性差等缺点，其根源都与 B4=46$ 的内在结构有关。对
%& ’-)*$? ’%，理论容量为 $-.*/012， +
实际比容量为 %.&*/012 左右。由于其具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势，所以是最先实现商品化的正极材料。但 345"6$ 价格昂贵，实际比容量仅为其理论容量 $-.*/012 的
B4=46$ 进行元素掺杂以改善其结
构，是提高 B4=46$ 比容量、改善循环性能以及

稳定性的有效手段。在 B4=4% ’LEL#$ 搀杂化合物的研究中， 5" 搀杂的 B4M4%’L5"L6$ 表现出良好的综合性能。由于钴和镍是位于同一周期的相邻元素，具有相似的核外电子排布，且 B45"6$ 和
%F$
B4=46$ 正极材料
理想 B4=46$ 晶体具有与 B45"6$ 类似的 ! ’=GHA6$ 型层状结构。
7&8 左右，钴的利用率较低； 349 5"6$ 的循环寿命已达到 %&&& 次，
但仍有待于进一步提高。此外 349
B4=46$ 的理论容量为 $-7*/0 1 2，
实际容量已达 %(&*/012,$%&*/012。与 B45"6$ 相比，B4=46$ 具有价格和储量上的优势。但 B4=46$ 在实际的生产和应用中还存在较多问题，为此，人们对 B4=46$ 的合成方法及掺杂改性方面进行了大量的研究。
B4M46$ 同属于 !’MGHA6$ 型层状结
构，因此可以将钴、镍以任意比例混合并保持产物的 !’MGHA6$ 型层状结构。 B4M4%’L5"L6$ 兼备了 5" 系和 M4 系材料的优点：制备条件比较温和、材料的成本较低，同时电化学性能及循环稳定性优良，已经引起了研究者的广泛兴趣。目前
5"6$ 的抗过充电性能较差，在较
高充电电压下比容量迅速降低。为克服 345"6$ 存在的问题，人们研究采取了多种措施以提高 345"6$ 的性能。层状 345"6$ 一般采用高温固相反应制备，为了获得纯相且颗粒均匀的产物，需要将焙烧和球磨技术相结合进行长时间或多阶段加热。高温固相合成方法工艺简单、利于工业化生产，但也存在如下缺点： :%; 反应物难以混合均匀，需要较高的反应温度和较长的反应时间，能耗大； :$; 产物颗粒较大且粒径范围宽，颗粒形貌不规则，调节产品的形貌特征比较困难，导致材料的电化学性能不易控制。为了克服固相反应的缺点，采用溶胶 ’ 凝胶方法、喷雾分解法、沉降法等方法制备 34!"6$，这些方法的优点是 34 和 !" 离子间可以充分接触，
< $<
B4=46$ 合成条件苛刻，在合成
过程中倾向于生成偏离化学计量比的产物 B4%’I=4%>
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多研究工作通过向尖晶石相中添加其他元素离子的方法来改善容量损失现象，元素周期表中的大半元素已被人们尝试过
!"#$%&’ 存在 ()*$+,-..-/ 效应，在
充放电过程中易发生结构畸变，造成容量迅速衰减，特别是在较高温度的使用条件下，容量衰减更加突出。为了改善 !"0$1&2 正极材料性能，人们采用了多种方法和措施。在采用高温固相反应方法制备
该方面的工作尚需深入研究。表面修饰方法是改善尖晶石型
3"

#$4&2 正极材料性能的另一途径。
通过在 3"#$4&2 正极材料表面包覆其他物质，可以减小材料的比表面积，抑制电解液与正极材料间反应的发生，并能达到高浓度体相掺杂的效果。表面修饰的方法可以增强电极材料的充放电稳定性，并改善其安全性，是一种较优良的材料改性方法。三价锰化合物 3"#$&4 是近年来新发展起来的一种锂离子电池正极材料，具有价格低、比容量高（理论比容量 4789:* ; <，实际比容量已达到 4==9:* > < 以上）的优势，已成为 !"?#$+& 系锂离子电池正极材料研究领域的新热点。 3"#$&4 存在多种结构形式，其中属于单斜晶系的 9+3"#$&4 （空间群 @4 > 9）和正交晶系的 ) +3"#$&4 （空间群
3"0$4&2 的基础上，人们又研究开
发了固相配位反应方法、控制结晶方法、 5-6*"$" 方法、溶胶凝胶方法、共沉淀方法等，通过优化反应条件可以使尖晶石型 3"#$4&2 正极材料的性能得到一定程度提高，但未从根本上解决容量衰减问题。此外许多研究工作通过向尖晶石相中添加其他元素离子的方法来改善容量损失现象，元素周期表中的大半元素已被人们尝试过。虽然有些元素的掺杂能够有效改善材料循环性能，但一般会引起初始容量的损失，也影响电池的使用效率，因此
!" 新材料产业
59$9 ）具有层状材料结构特征，并
（ ()* +!""# ,-’./0 1-+$!%）
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具有较优良的电化学性能，是目前研究的重点。对于层状结构 !"#$%& 而言，理想层状材料的电化学行为要比中间类型材料好得多。因此，如何制备及稳定 ’"($%& 的层状结构，使它能够经受上千次的充放电循环而不向尖晶石结构转变，是一个亟待解决的问题。
;"@-.%+ 具有高的能量密度、
低廉的价格、优异的安全性，使其特别适用于动力电池。它的出现是锂离子电池材料的一项重大突破，成为各国竞相研究的热点。
人通过采用导电聚合物如聚苯胺等对 Q(OG 进行改性，达到分子水平的耦合，使其电极容量能达到 44=
/>9 3 : ，表现出良好的发展前景。
)*=
导电高聚物正极材料
4
锂离子电池负极材料
锂离子电池与二次锂电池的最
锂离子电池中，除了可以用金属氧化物作为其正极材料外，导电聚合物也可以用作锂离子电池正极材料。目前研究的锂离子电池聚合物正极材料有：聚乙炔、聚苯、聚吡咯、聚噻吩等，它们通过阴离子的掺杂、脱掺杂而实现电化学过程。但这些导电聚合物的体积容量密度一般较低，另外反应体系中要求电解液体积大，因

此难以获得高能量密度。活性聚硫化合物是另一类聚合物正极材料，其工作原理与前述几种聚合物正极材料不同，是利用硫的氧化还原反应实现电化学过程。充电时含有巯基（ AL）的有机硫化物单体被氧化（聚合）为含有
大不同在于前者用嵌锂化合物代替金属锂作为电池负极，因此锂离子电池的研究开发很大程度上就是负极嵌锂化合物的研究开发。作为锂离子电池的负极材料，必须具备的条件是：（)）低的电化当量；（4 ）锂离子的脱嵌容易且高度可逆；（1 ）;"2的扩散系数大；（+）有较好的电子导电率；（=）热稳定及其电解质相容性较好，容易制成适用电极。目前，锂离子电池的负极材料主要有碳素材料和非碳材料两大类，具体分类如图 ) U 后页）所示。已实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球
)*+ ’",-.%+ 正极材料 !",-.%+ 正极材料是一类新型
的锂离子电池用正极材料。由于铁资源丰富、价格低廉并且无毒，因此 !",-.%+ 是一种具有良好发展前景的锂离子电池正极材料。
! ",-.%+ 属于橄榄石型结构，
空间群为 .$/0。此结构中 ,-12 3 ,-42 相对于金属锂的电压为 1*+5 ，理论比容量 )67/89 3 : ，并且 ;",-<
.%+ 被氧化为 ,-.%+ 时，即充电过
程中体积减小，可以弥补碳负极体积的膨胀，有助于提高锂离子电池体积利用率。但 ’",-.%+ 材料的电阻率较大，电极材料利用率低，因此研究工作主要集中在解决其电导率问题上。包覆碳及加碳制成复合材料是提高 ’",-.%+ 材料电导率的有效方法之一。通过在合成 ’",-.%+ 前包覆碳的有机化合物，前驱体容量可达 )=7/>9 3 :，循环 )7 次后，只有 )? 的容量损失。掺杂金属粉体及有机金属盐是提高 ;"@-.%+ 材料电导率的又一方法。 A*B*C9D$: 等人通过掺杂少量的金属离子 E#:42、
AMA 键的二硫化物或者聚合硫化
物；放电时含有 AMA 键的硫化物又被还原（解聚）为有机硫化物单体。国外研究较多的有二巯基 M 噻二脞（ N(OG）、三聚硫氰酸、四硫基 M 乙二胺（GGP>）（ GGC>）等，其中以 Q#OG 的研究开发尤为引人瞩目。
E(C(VW 、石油焦、碳纤维、热解
树脂碳等，此外，人们也在积极研究开发非碳负极材料。
4*)
碳素负极材料
碳材料根据其结构特性可分成两类：易石墨化碳及难石墨化碳，也就是通常所说的软碳和硬碳材料。通常硬碳的晶粒较小，晶粒取向不规则，密度较小，表面多孔，晶面间距 E X774W 较大，一

般在
Q#OG 作为锂离子电池的正极
材料，在比能量方面有着优势，但其在室温下的电化学氧化还原的速度较慢，所以不能满足电池的大电流放电的要求。日本 %R/S/T 等
>F 、 G" 、 HI 等 J 使掺杂后的
12 +2 +2
;",-.%+ 的电导率提高了 K 个数量
级。
7*1=$/ Y7*+7$/ ，而软碳则为
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2*. 3/45*6 *(,. -/0*(,1 7*8 9/45*6 D E / 4 5 FG/4 /4(, HI/4
:;<=>5? @!:;<=A5? BC-*&’(,
图 !" 锂离子电池负极材料的分类
!"#$%& 左右。
软碳主要有碳纤维、碳微球、石油焦等。其中，普通石油焦的比容量较低，约为 ’(!&)*+,，循环性能较差，对石油焦 - 国产 . 等通过改性处理，可使比容量提高到
子的嵌入而不引起其结构明显膨胀，具有很好的充放电循环性能。锂离子在聚合物热解碳中的脱嵌比容量除了与聚合物热解碳的结构种类有关外，与其热解碳化温度关系密切，通常在 =!!> 以下热解时得到的碳的比容量较高
中之一认为碳材料中存在纳米孔洞能嵌入超出化学计量的锂；另外也有认为与材料中的含氢量有关，锂离子结合到六角碳环的氢端，并使碳键由 @A/ 变为 @A# 等等。随着热解温度的提高，热解碳中氢等非碳成分减少，不可逆容量也随之减小，同时嵌锂量也有所下降。如何在获得高嵌锂量的同时，降低材料的首次不可逆容量，达到实用要求，是低温热解碳所需解决的难题。
/$!&)*+,，并且具有较好的循环
性能。硬碳中主要有树脂碳，有机聚合物 - 01) 、 012 、 0134、 0)5 等. 热解碳以及碳黑 -如乙炔黑. 等。其中最为典型的是聚糠醇树脂碳 04)62 ，它由日本索尼公司成功开发并最早用于其生产的锂离子电池中，其最大容量达到 7!!
-$!!&)*+,等非碳成分较高，同时不可逆容量也较大。对于这类碳材料的嵌锂量远远大于 892( 的理论容量 #;/
&)*+ , 的现象目前有多种看法，其
&)*+,，超过了 892( 的理论值，在 04)62 中添加磷化合物可使其比
容量进一步提高。 04)62 晶面间距 - :!!/. 较大，为 !"#;%& <
!"#=%&，与 892( 的晶面间距 -:!!/. !"#;%& 相当，有利于锂离
#$ 新材料产业
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有石墨化中间相碳微球、石墨纤维及其他各种石墨化碳等。其中人们最为熟悉的是高度石墨化的中间相。碳微球（I’F0FJ）
I’F0FJ 其整体外型呈现球
形，为高度有序的层面

堆积结构。
天然石墨中有无定形石墨与高度结晶有序石墨即鳞片石墨两种
它由日本大阪煤气公司最先开发、生产，用于锂离子电池负极材料。
I’F0FJ 可由煤焦油 > 沥青 B 或
石油渣油 >沥青B 制得。它在
177K 以下热解碳化处理时，锂的
与非石墨化碳材料相比，石墨导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，更适合 !" 离子的脱 # 嵌，形成 !"$% 锂 & 石墨层间插入化合物 !"&’($ 。材料的充放电可逆容量可达到 )**+,-./ 以上，接近 !"0% 的理论比容量嵌入量可达到 LM4+,-N/ 以上，但不可逆容量较高。热处理温度在
O444K 以上时，随着温度升高， I’F0FJ 的石墨化程度提高，其
可逆容量增大，不可逆容量降低，通常其石墨化温度控制在 ;P44K 以上，其可逆容量可达到 Q44
)12+,-./，充放电效率通常在 345 以上，不可逆容量一般低于 67+,- 8/，锂在石墨中的脱 8 嵌反
应或脱8嵌容量主要发生在 *9
+,-N/ 左右，不可逆容量小于 O45 ，循环性能优良。
天然石墨中有无定形石墨与高度结晶有序石墨即鳞片石墨两种。对这两类天然石墨进行对比研究，发现典型的无定形石墨产品一般纯度较低，在 345 以下，石墨晶面间距 >RMMSB 为 M:TTLG+ 左右，主要为 SI 晶面排序结构，即石墨层按 ,J,J …… 顺序排列，锂在其中的可逆比容量较低，仅为 SLM+,- N/左右，而不可逆容量较高，达到 UMM+,-N / 以上。无定形石墨中杂质含量高，影响其可逆容量，而较高的不可逆容量估计与其无定形结构有直接关系，类似于硬碳材料。典型的鳞片石墨产品纯度可达到 33:35 以上，石墨晶间距 >RMM;B 为 M:TT*:;<= 左右 >?@:!" . !" B ，具有良好
A
的充放电电压平台，与提供锂源的正极材料如 !"0CD;、 !"E"D;、
!"FG2DH 等匹配性较好，所组成的
电池平均输出电压高，因负极不可逆容量额外需要消耗的正极材料较少，是一种性能较好的锂离子电池负极碳材料。目前生产的锂离子电池已大量采用石墨类碳材料作为电池的负极。石墨材料主要包括人造石墨和天然石墨两大类。人造石墨是将易石墨化碳（软碳）经高温石墨化处理制得。作为锂离子电池负极材料的人造石墨类材料主要
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右，主要为 !" #$% 晶面排序结构，即石墨层按 &’&’ …… 及 &’(
应用。锡的氧化物（包括氧化亚锡、氧化

锡及其混合物）具有一定的可逆储锂能力，储锂容量比石墨材料高得多，可达到
充放电电压平坦，没有不可逆容量，特别是这种材料作为锂离子电池负极时，还可以采用不能提供锂源的正极材料与其匹配组成电池。
)&’) …… 两种顺序排列。鳞片石
墨不可逆容量明显低于无定形石墨，一般小于 *+,&-./，含碳量为
*++,&-. / 以上，其中采用低压气
相沉积法制备的晶型氧化锡
V=K!、 GHK! 等硫化物也可作锂
离子电池的负极材料，可与 <=(
0*1 时，可逆容量为 !2+,&-./3 !4+,&-./；含碳量提高到 001 以
上时，其可逆容量可达到
K;E!7 的循环性能比较理想，充
放电循环 L++ 次容量几乎不衰减，显示了一定的应用前景。通过向锡的氧化物中掺入 ’ 、 M 、 &N 及金属元素的方法，制备出非晶态 ? 无定形 7 结构的锡基复合氧化物（通，式为 K;GBEO ?B!L7 ）其可逆容量达到 >++,&-. /以上，体积比容量大于 !!++,&- . P,$，是目前碳负极材料
)HE!、 <=I=E!、 <=G;!E2 等 2U 级正
极材料匹配组成电池。这类电池电压较低，如以 V=K! 为负极， <=)HE! 为正极组成电池，电压为 !U 左右，其循环性能较好，可达到 *++ 次。另外，某些合金材料具有较高的充放电容量，如 G/!K= 合金的充放电比容量可达到 L+++,&-. / 以上，锂在 K;!CD 合金材料中的充放电可逆容量达到 A++,&-./，但它们的循环性能还不理想。
$++,&-./3$*+,&-./。
石墨材料由于其石墨化结晶度高，具有高度取向的层状结构，对电解液较敏感，须采用碳酸乙烯酯 56)7 等有机电解液体系。同时，由于石墨层间距 5 8++! 9
+:$2;,7 小于锂插入石墨层后形成
的 <=)> 石墨层间插入化合物的晶面层间距 ?8++!@+:$A;,7 ，在有机电解液中进行充放电过程时，石墨层间距变化较大，并且还会发生锂与有机溶剂共同插入石墨层间以及有机溶剂的进一步分解，容易造成充放电过程中石墨层逐渐剥落、石墨颗粒发生崩裂和粉化，从而影响到石墨材料以及其作为负极的电池循环性能，因此一般对石墨表面采取氧化、镀铜、包覆聚合物热解碳或锡的氧化物等非碳材料等方法对石墨进行改性处理，以改善其充放电循环性能，并可进一步提高石墨材料的比容量，达到实用要求。
*++,&- . P,$ Q
L!++,&- . P,$7 的 ! 倍以上，循环
性能也较好。该材料目前的问题是首次不可逆容量仍较高，充放电循环性能也有待进一步改进提高。含锂过渡金属氮化物是在氮化锂 <=$I 高

离子导体材料 ? 电导率为
$
锂离子电池电解质
电解质作为电池的重要组成部
分，在正、负极之间起到输送离子和传导电流的作用，选择合适的电解质是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键。为了满足锂离子电池高电压
L+!K? RL7 的研究基础上发展起来 P,
的，可分为反 )SC! 型和 <=$I 型两种，代表性的材料分别为 <=$RB)HBI 和 <=AG;I2。<=$RB)HBI 属于 <=$I 型结构锂过渡金属氮化物 ?其通式为 <=$R
B
W2U7 性能的要求，作为锂离子电
池实用的电解质应该满足以下条件：
GBI， G 为 )H、 I=、 )T 等 7 ，该材
料比容量高，可达到 0++,&-./，没有不可逆容量，充放电平均电压为
L7 电解质具备良好的离子电
导率而不能具有电子导电性，一般温度范围内，离子电导率要高于 ? L+R$K P,RL 数量；
!:!
非碳负极材料
+:>U 左右，同时也能够与不能提供
锂源的正极材料匹配组成电池。
对 <=BCD!E$、 <=BFE!、 <=BGHE!、
<=BIJ!E* 等过渡金属氧化物材料研
究工作开展比较早，与 <=B)> 嵌入化合物相比，这些材料的比容量较低，因而基本上未能得到实际
<=AG;I2 属于反 )SC! 型结构锂过渡
金属氮化物 ? 其通式为 <=!;RLGI;，
!7 电解质应具有 +U3*U 的电
化学稳定窗口，以满足高电位电极材料充放电电压范围内电解质的电化学稳定性和电极反应的单一性；
G 代表过渡金属7，比容量较低，约
为 !++,&-./ ，但循环性能良好，
!" 新材料产业
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!" # $% & ’
!"# 化学稳定性高，即与电池
体系的电极材料如正、负极、集电极、隔膜、胶粘剂等不发生发应；
而将多种溶剂按一定的比例混合后得到的多组分混合溶剂性能上优于单一溶剂，易于满足上述要求，因此在实验室研究及工业生产中大多采用多组分混合溶剂（如 ,-F.=-，
!$# 良好的热稳定性，使用的
温度范围尽可能宽；
%&#良好的安全性和尽可能低
的毒性，最好能够生物降解；
,-F.,- 等）作为锂离子电池的电
解质溶剂。导电盐的选择原则为 G （ )）导电盐与电极活性物质应当在较宽的电压范围内稳定共存，在电池充放电时不与电极活性物质发生电化学副反应； %*# 导电盐在有机溶剂中应当具有较高的溶解度，容易解离。能够较好地符合上述要求的导电盐有 H/-4I$， H/;A’ 及 H/JKA’ 等。早期研究中多采用 H/-4I$ 作为导电盐，但它是强氧化剂，使用不

安全（国外实验室有过爆炸记录），所以目前已商品化的锂离子电池都未采用 H/-4I$ 作为导电盐。商品化电池中大多使用 H/;A’ 或 H/JKA’ 等作为导电盐。但 H/;A’ 或 H/JKA’ 提纯困难，价格昂贵，而且 H/JKA’ 还具有一定的毒性，因此各国仍在不断研究寻找更好的导电盐。目前，在锂离子电池的研制开发及工业生产中，性能较好、应用最广泛的电解质是 )= L*= H/;A’ F 。 ,-F.=- （MG"L*GN 体积比）有机液体电解质也存在不足之处 G %)# 它的电导率比最好的水溶液电解质要低两个数量级。为补偿电导率的不足，就必须增加电极的面积和使用较薄的隔膜，相应电池的体积和形状都要受到影响； %*# 电池首次充电过程中不可避免地都要在碳负极与电解质的相界面上反应，
%’# 价格低廉，原料易得。 "()
有机液体电解质一般锂离子电池采用的电解质为有机液体电解质，它由有机溶剂和导电盐组成。有机溶剂的选择原则为：
%)# 有机溶剂的电化学和化学
稳定性要好。在电池充放电过程中不与正负极材料发生电化学反应，也不能被电极材料催化而发生分解反应；
%*+ 有机溶剂应具有较高的介
电常数及较小的粘度系数以降低离子迁移阻力，使电解质具有较高的锂离子导电性；
!"+ 有机溶剂的沸点要高而熔
点要低，以使电池具有较宽的工作温度范围。目前多采用碳酸酯系列高纯有机溶剂，如 ,- （ ./01234050 -678 ， 9:5610 二乙烯碳酸酯） ;- （;7:<38 ， 4050 -679:5610 丙烯碳酸酯） .=（ ./>01234 -679:5610 二甲基碳酸酯） .,- （ ./01234 -679:5610 二乙，基碳酸酯）等作为溶剂。一些文献中也报道了采用 ?@A （?017623B7:CD8 ， 765 四氢呋喃） *E=0?@A （./>01234
017623B7:CD165 二甲基四氢味哺）等
作为溶剂。另外，单一溶剂在性能上往往不能同时达到上述各项要求，
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形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固体电解质膜或称
早在 &-0G 年， =NV888KQN 和
2K$N< 等报道用玻璃态 1,"G %56" % 56W 三元电解质组装成的 56 ! 56W % 56:1,"G ! Z6" 电池具有良好的贮存性
能，贮存一段时间后，电池的电化学性能比新组装的电池的电化学性能要好。虽然固态电解质相对于液体电解质具有不易漏液、安全和易安装等优点，但在固体中低的离子迁移率和较差的机械形变性限制了它们在实际生产中的应用。为了改善机械性能，在玻璃电解质中添加一些导电聚合物改

善玻璃电解质的机械性能的同时，也提高了离子的电导率。 ]KN^O68 7OI 等研究了
1NL#ON 就制成了 123 和 1??2 基
离子导电膜。目前开发的聚合物电解质主要有 1;9 基、 1??2 基、
";W 膜 A"I86Q ;8N#MLI8JMN WDMNLUK#NB 。 ";W 膜的形成造成不可逆能量损
失，而且也增加了电极 ! 电解质界面的电阻，造成一定的电压滞后；
123 基、 1SC= 基和 1S7 基聚合
物。在这几类聚合物基础上形成的共聚物电解质膜如 1 ASC=%Y=1B 、
A+B 对于可燃性有机电解质，电池
短路或另外一些热源都可引起溶剂蒸气压的增大，从而导致电池的安全放气孔打开，放出热气流，如果热气流的温度超过它的着火点或附近有火源，气体就会燃烧降低电池的安全性能。
1 A23%7I%??2%79%"ZB 、 1 AS7% 79%S27B 等的报道也比较多，是
目前锂离子电池研究的一个热点。表 & 列出一些聚合物电解质的电导率，有关数据说明聚合物电解质的电导率已能满足现阶段锂离子电池发展的基本要求。
+/,
聚合物电解质
以聚合物电解质代替有机电解质来装配塑料锂离子电池 15W （ 18K+/+
无机固体电解质
A &)) 4RB _ )/&-[,"+ %)/,G56W % )/G>56,"B 和 R_ ‘ 1 A ;9B A7=+"9,B ,a
>
固体聚合物电解质在实际使用时会发生锂离子电导率降低及电化学性能不稳定等现象。因此，人们又发展了一类新的无机固体电解质。 &-.: 年， ?/?NDNML6NL 等研究了 )/,.[,"+ %)/++56," %)/+-56W 三元玻璃电解质作为常温全固态锂二次电池的电解质。 &-.> 年 \/
563
56%WID ）是锂离子电
聚合物电解质 A 其中 R
池的一个重大进步。其主要优点是高能量与长寿命相结合，具有高的可靠性和加工性，可以做成全塑结构。聚合物电解质也可以和塑料电极叠合，使 15W 电池可以制成任意形状和大小，其应用将更加广泛。
指体积百分比B，发现这类电解质对 56R?D,9: 和碳电极的稳定性能良好。但总体上讲，无机固体电解质的价格较高，电导率偏低，要实现实用化还有大量工作要做。
表 !" 聚合物电解质在室温下的电导率
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