现有电化学储能锂离子电池系统主要采用的是有机液体电解质,使用中由于电解液易泄露、挥发而限制和影响电池的性能,大大缩短其使用寿命。特别是电解液无法制成薄膜,因而使锂离子电池能量密度较低,不适合于小体积、轻质量、高比能量、长寿命的电子电器的使用,如何评价聚合物锂电池性能?

1、导电率及绝缘性

评判一种聚合物电解质体系的主要标准就是考量是否具有良好的离子导电率及电子绝缘性,固态聚合物电解质的可用性大大降低,将有机溶剂浸没在聚合物基体中形成的凝胶聚合物电解质的离子电导率可以提高,完全可以满足商业锂电池的需求。

2、电化学稳定性窗口

聚合物电解质的化学稳定性差将会直接导致锂电池充放电过程中的内部不可逆反应的发生,继而容量的快速衰减。目前随着人们对锂电池能量密度需求的提高,使用三元材料或镍锰材料等高电位的锂电池已是大势所趋。故对聚合物电解质的化学稳定性的要求也进一步提高。

3、锂电子迁移数

聚合物电解质应对电解液有很强的吸收能力,保证一定的锂离子迁移数。在锂离子电池内部的导电主要依靠的是阳锂离子的迁移,提高锂离子迁移数,可以有效降低充放电过程的界面上的浓差极化,继而提高电池的能量密度、循环性能以及倍率性能。商业使用液态电解质的锂离子迁移数一般很小,理想情况是锂离子迁移数应该尽可能接近于一。

聚合物电解质在聚合物锂电池中同时充当电解质及隔膜的作用,这就要求聚合物具有良好的力学韧性,保证在制作和使用电池各种环境下,拥有足够的强度来支撑正负极片,以防电池内部短路情况的发生。聚合物电解质,应具有一定的柔韧性使得易于加工同时具有一定的粘附性和体积应变性能,这样可以保证电解质与电极的良好接触,并且抑制电极在充放电过程中的体积变化。